專利名稱：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點故障主要分兩種類型，硬故障和軟故障。所謂硬故障，是指節(jié)點本身的某一模塊發(fā)生故障，不能正常完成與其他節(jié)點間的數(shù)據(jù)通信功能。軟故障，則指傳感器節(jié)點雖然發(fā)生故障，但仍可以繼續(xù)工作并與其他節(jié)點通信，只是節(jié)點所感知或傳送的數(shù)據(jù)不正確。近年來，提出的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法主要面向軟故障節(jié)點，借助數(shù)據(jù)分析的方法進行故障診斷?，F(xiàn)有方法中比較流行的技術(shù)主要包括概率分析法和鄰居節(jié)點比較法兩大類?；诟怕史治龅臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法以國外學者(Krishnamachari B，Iyengar S)提出的貝葉斯故障識別方法為代表，目前國內(nèi)并沒有形成相關(guān)的專利。同時還出現(xiàn)了一些以此為基礎(chǔ)的改良方法。貝葉斯故障識別方法假設(shè)所有傳感器節(jié)點的健康狀況都相同，每個節(jié)點發(fā)生故障的概率為P，然后運用概率推理的方法，計算出當前節(jié)點的事件感知結(jié)果同實際事件不相符合的先驗概率值。最后，該方法根據(jù)此先驗概率值是否超過給定的門限值來判斷節(jié)點是否發(fā)生了故障。貝葉斯故障識別方法在故障診斷的過程中，并不過多關(guān)注節(jié)點實際的感知數(shù)據(jù)，直接從理論分析的角度給出了故障診斷結(jié)果。鄰居節(jié)點比較法的理論前提是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點測量數(shù)據(jù)在空間上呈現(xiàn)出一定的相似性，即事件具有空間相關(guān)性，而故障節(jié)點在空間上不具備相關(guān)性?，F(xiàn)有申請?zhí)枮?01110342475. 5和200810060361. x的專利，均借助傳感器節(jié)點感知數(shù)據(jù)在空間上的相似性完成故障節(jié)點的診斷工作。檢測方法首先通過差值比較獲得節(jié)點與其所有鄰居節(jié)點間的測試結(jié)果，測試結(jié)果為O或1，0代表兩個節(jié)點的數(shù)據(jù)具有相似性，I代表不具有相似性。然后針對任意節(jié)點，在其鄰居節(jié)點中初步檢測狀態(tài)為可能正常的節(jié)點中，若與該節(jié)點間測試結(jié)果為O的節(jié)點數(shù)大于等于測試結(jié)果為I的節(jié)點數(shù)，則認為該節(jié)點的狀態(tài)正常，反之為故障。后來還出現(xiàn)了一些鄰居節(jié)點比較法的改良方法，這些方法不僅考慮了事件的空間相關(guān)性，還考慮了故障的時間相關(guān)性，認為故障在時間上會呈現(xiàn)出一定的持續(xù)性，引入了滑動窗口機制，實現(xiàn)對臨時故障的容忍?，F(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷假設(shè)前提不合理，普適性較差，僅僅適用于理想或?qū)嶒灜h(huán)境中故障節(jié)點的診斷。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點大都部署在無人值守的，相對惡劣的工作環(huán)境中，加之傳感器節(jié)點都是一些低端的不可靠設(shè)備，所以貝葉斯故障識別方法中所有節(jié)點發(fā)生故障的概率都相同的假設(shè)并不成立；鄰居節(jié)點比較法也在方法中先后兩次采用了預(yù)定義的比較閾值，然后根據(jù)閾值來判斷相鄰節(jié)點的感知數(shù)據(jù)是否具有相似性。不同的監(jiān)測環(huán)境對于定義監(jiān)測值相似性的標準不相同，預(yù)定義的比較閾值普適性比較差。僅對節(jié)點當前時刻的狀態(tài)作定性的0/1決策，診斷結(jié)果要么為故障節(jié)點，要么為正常節(jié)點。節(jié)點的工作狀態(tài)也應(yīng)該具備一定的連續(xù)性，先前工作狀態(tài)較好的節(jié)點，其當前感知數(shù)據(jù)可靠的概率也比較大，反之先前處于亞健康狀態(tài)的節(jié)點，當前則可能會呈遞可靠度不高的數(shù)據(jù)。上述提到的兩種故障診斷方法都只關(guān)注節(jié)點某一次的測量值，然后給出定性的判斷，忽略了節(jié)點歷史工作狀態(tài)和當前狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)性，降低了檢測方法的科學性。能耗較大，故障檢測準確率偏低。在鄰居節(jié)點比較法中，節(jié)點間需要進行大量的數(shù)據(jù)交換，能耗較高，嚴重影響了傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命。并且隨故障節(jié)點數(shù)目的增多，鄰居節(jié)點比較法的故障檢測準確率也會急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)能耗較小且具有較高故障檢測準確率的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法。(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，包括以下步驟SI :實時檢測傳感器節(jié)點的實際測量值，并根據(jù)預(yù)定義的健康級別標準確定節(jié)點的健康級別；S2 :根據(jù)所述健康級別實時更新所述節(jié)點的信譽值；S3 :根據(jù)所述信譽值判斷所述節(jié)點是否發(fā)生故障。其中,所述步驟SI具體包括將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各簇內(nèi)所有節(jié)點的絕對可靠度Yi轉(zhuǎn)化為相對可靠度Qi，首先對簇內(nèi)所有節(jié)點隊(1彡i彡η)的絕對可靠度進行初始化Y=在后續(xù)的節(jié)點信譽的更新過程中，Yi的值為上一輪輸出的節(jié)點信譽值Ri,絕對可靠度、轉(zhuǎn)化為相對可靠度Oi的轉(zhuǎn)化式為
權(quán)利要求
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 Si:實時檢測傳感器節(jié)點的實際測量值，并根據(jù)預(yù)定義的健康級別標準確定節(jié)點的健康級別； 52:根據(jù)所述健康級別實時更新所述節(jié)點的信譽值； 53:根據(jù)所述信譽值判斷所述節(jié)點是否發(fā)生故障。
2.如權(quán)利要求I所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，其特征在于，所述步驟SI具體包括 將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各簇內(nèi)所有節(jié)點的絕對可靠度Yi轉(zhuǎn)化為相對可靠度Qi，首先對簇內(nèi)所有節(jié)點隊(1≤i≤η)的絕對可靠度進行初始化Y m=··· = Υη=1/η，在后續(xù)的節(jié)點信譽的更新過程中，Yi的值為上一輪輸出的節(jié)點信譽值Ri,絕對可靠度Yi轉(zhuǎn)化為相對可靠度％的轉(zhuǎn)化式為
3.如權(quán)利要求2所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括 每當所述節(jié)點Ni產(chǎn)生m次測量值時,統(tǒng)計該段時間內(nèi)的健康級別向量M=Oii1, m2,…,mk)，mk用于保存該段時間內(nèi)m個測量值中屬于健康級別Θ k的個數(shù), ，概率向量P=(p ( 0 i), P ( 0 2),. . . P ( 0 3))表示傳感器節(jié)點測量值屬于健康級別向量M= Ovm2, ...，mk)的概率，P(9k) = mk/m ;按如下公式更新節(jié)點Ni的信譽值
4.如權(quán)利要求3所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，其特征在于，所述遺忘因子β取值為0≤β≤I。
5.如權(quán)利要求4所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，其特征在于，所述遺忘因子β =0. 9。
6.如權(quán)利要求3所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括 若時，表示敏感事件發(fā)生，產(chǎn)生事件報警；對所有節(jié)點，判斷是否滿足Ri〈Pe，若滿足，節(jié)點Ni可能已發(fā)生故障，產(chǎn)生故障報警，所述Pe為所要求的故障 檢測精度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟S1實時檢測傳感器節(jié)點的實際測量值，并根據(jù)預(yù)定義的健康級別標準確定節(jié)點的健康級別；S2根據(jù)所述健康級別實時更新所述節(jié)點的信譽值；S3根據(jù)所述信譽值判斷所述節(jié)點是否發(fā)生故障。本發(fā)明檢測故障時能耗較小且具有較高故障檢測準確率。
文檔編號H04W84/18GK102970698SQ201210435348
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者邱雪松, 亓峰, 趙曉東, 高志鵬, 芮蘭蘭, 王智立, 熊翱 申請人:北京郵電大學