一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障檢測方法，所述方法包括：獲取當(dāng)前時間窗內(nèi)待檢測傳感器節(jié)點的系統(tǒng)參量值序列，所述時間窗的大小為預(yù)設(shè)值，所述系統(tǒng)參量值序列的個數(shù)為系統(tǒng)參量的個數(shù)；計算當(dāng)前時間窗內(nèi)任意兩個所述系統(tǒng)參量值序列之間的關(guān)系值；跟蹤當(dāng)前時間窗之后的預(yù)設(shè)個數(shù)的時間窗內(nèi)所述關(guān)系值的變化幅度；將所述關(guān)系值的變化幅度與預(yù)設(shè)范圍比較，若變化幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則待檢測傳感器節(jié)點正常，若變化幅度超出預(yù)設(shè)范圍，則待檢測傳感器節(jié)點發(fā)生故障。本發(fā)明旨在檢測出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點存在的潛在未知或是高度系統(tǒng)相關(guān)的故障，并及時準確地檢測出故障節(jié)點。
【專利說明】-種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體設(shè)及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著微電子技術(shù)和通信技術(shù)的不斷進步，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)受到了廣泛關(guān) 注，并在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療護理、軍事操作、智能家居等多個領(lǐng)域提供了高效且經(jīng)濟可行的解 決方法，因此其具有重要的研究價值和應(yīng)用前景。在通常情況下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量低 成本且電量有限的傳感器節(jié)點組成，分布于惡劣、不可控制的環(huán)境中，因此該使得傳感器節(jié) 點易于出現(xiàn)各種故障，進而降低網(wǎng)絡(luò)性能。
[0003] 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性使得故障檢測在提高網(wǎng)絡(luò)效率、可靠性W及適應(yīng)性方面顯 得尤為重要?，F(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法通過探求傳感器節(jié)點測量值在時間或空 間上的關(guān)系，從而檢測出故障節(jié)點。例如集中式方法、基于鄰居協(xié)作的分布式方法、基于分 簇的分布式方法等。通常，該些故障檢測方法通過探求傳感器節(jié)點測量值在時間或空間上 的關(guān)系，從而檢測出故障節(jié)點。
[0004] 然而，現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法存在一些明顯缺陷，例如：許多故障檢 測方法通過檢測到節(jié)點產(chǎn)生有明顯偏差的傳感器數(shù)據(jù)，從而判定該節(jié)點為故障節(jié)點。然而， 許多潛在且高度系統(tǒng)相關(guān)的故障，并非表現(xiàn)為傳感器讀數(shù)異常。對于該類故障，該些故障檢 測方案將不適用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法依賴于既定 的規(guī)則或推理模型，并且在面對如下情況時，無法很好地檢測出故障節(jié)點；（1)節(jié)點的故障 類型或故障特征未知，且不表現(xiàn)為傳感器測量值異常；（2)入侵者通過網(wǎng)絡(luò)中某一節(jié)點注 入大量符合真實測量值范圍的偽造數(shù)據(jù)，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞和過度資源消耗。
[0006] 為此目的，本發(fā)明提出一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障檢測方法，所述方法包括：
[0007] 獲取當(dāng)前時間窗內(nèi)待檢測傳感器節(jié)點的系統(tǒng)參量值序列，所述時間窗的大小為預(yù) 設(shè)值，所述系統(tǒng)參量值序列的個數(shù)為系統(tǒng)參量的個數(shù)；
[000引計算當(dāng)前時間窗內(nèi)任意兩個所述系統(tǒng)參量值序列之間的關(guān)系值；
[0009] 跟蹤當(dāng)前時間窗之后的預(yù)設(shè)個數(shù)的時間窗內(nèi)所述關(guān)系值的變化幅度；
[0010] 將所述關(guān)系值的變化幅度與預(yù)設(shè)范圍比較，若變化幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則待檢測 傳感器節(jié)點正常，若變化幅度超出預(yù)設(shè)范圍，則待檢測傳感器節(jié)點發(fā)生故障。
[0011] 可選的，所述獲取當(dāng)前時間窗內(nèi)待檢測傳感器節(jié)點的系統(tǒng)參量值序列，包括：
[0012] 獲取在時間窗j內(nèi)，j為大于等于1的整數(shù)，待檢測傳感器節(jié)點i的第X個系統(tǒng)參 量的值序列 Vi，x，j;Vi，x，j= {(j-l)Xw+a，（j-l)Xw巧 a，...'jXw}};
[001引其中，X G [1，1]，1為系統(tǒng)參量的個數(shù)，w為時間窗的大小，時間窗j從時刻 (j-l)Xw+a持續(xù)到時刻jXw，a為預(yù)設(shè)時間間隔，且滿足w/a為正整數(shù)；為待檢測 傳感器節(jié)點i的第X個系統(tǒng)參量在t時刻的值；
[0014] 將\。中的元素由大到小或由小到大排序，得到V'
[0015] 可選的，所述計算當(dāng)前時間窗內(nèi)任意兩個所述系統(tǒng)參量值序列之間的關(guān)系值，包 括：
[0016] 計算在時間窗j內(nèi)，第X個系統(tǒng)參量的值序列和第y個系統(tǒng)參量的值序列 ￥1，,，斯關(guān)系值〇^片7);
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障檢測方法，其特征在于，所述方法包括： 獲取當(dāng)前時間窗內(nèi)待檢測傳感器節(jié)點的系統(tǒng)參量值序列，所述時間窗的大小為預(yù)設(shè) 值，所述系統(tǒng)參量值序列的個數(shù)為系統(tǒng)參量的個數(shù)； 計算當(dāng)前時間窗內(nèi)任意兩個所述系統(tǒng)參量值序列之間的關(guān)系值； 跟蹤當(dāng)前時間窗之后的預(yù)設(shè)個數(shù)的時間窗內(nèi)所述關(guān)系值的變化幅度； 將所述關(guān)系值的變化幅度與預(yù)設(shè)范圍比較，若變化幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則待檢測傳感 器節(jié)點正常，若變化幅度超出預(yù)設(shè)范圍，則待檢測傳感器節(jié)點發(fā)生故障。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取當(dāng)前時間窗內(nèi)待檢測傳感器節(jié) 點的系統(tǒng)參量值序列，包括： 獲取在時間窗j內(nèi)，j為大于等于1的整數(shù)，待檢測傳感器節(jié)點i的第x個系統(tǒng)參量的 值序列Vi，x，j:Vi，x，j=ImuptG{(j-l)Xw+a，（j-l)Xw+2a，...，jXw}}; 其中，xG[1，1]，1為系統(tǒng)參量的個數(shù)，w為時間窗的大小，時間窗j從時刻 (j-l)Xw+a持續(xù)到時刻jXw，a為預(yù)設(shè)時間間隔，且滿足w/a為正整數(shù)；mix，t為待檢測 傳感器節(jié)點i的第x個系統(tǒng)參量在t時刻的值； 將中的元素由大到小或由小到大排序，得到v'
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算當(dāng)前時間窗內(nèi)任意兩個所述系 統(tǒng)參量值序列之間的關(guān)系值，包括： 計算在時間窗j內(nèi)，第x個系統(tǒng)參量的值序列和第y個系統(tǒng)參量的值序列V的關(guān)系值Ci,j(x，y):
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述跟蹤當(dāng)前時間窗之后的預(yù)設(shè)個數(shù)的 時間窗內(nèi)所述關(guān)系值的變化幅度，包括： 通過累加和跟蹤當(dāng)前時間窗j之后的預(yù)設(shè)個數(shù)的時間窗內(nèi)所述關(guān)系值的變化幅度，所 述關(guān)系值的變化幅度為所述累加和的變化幅度，所述累加和為Sumu+Z(x，y):

測傳感器節(jié)點發(fā)生故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述將所述關(guān)系值的變化幅度與預(yù)設(shè)范 圍比較，若變化幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則待檢測傳感器節(jié)點正常，若變化幅度超出預(yù)設(shè)范圍， 則待檢測傳感器節(jié)點發(fā)生故障，包括： 若Sun^j+Jx,y)在0值周圍預(yù)設(shè)范圍內(nèi)波動，則從時間窗j到時間窗j+z，待檢測傳感 器節(jié)點i正常，若Sun^j+Jx,y)超出0值周圍預(yù)設(shè)范圍，則待檢測傳感器節(jié)點i發(fā)生故障。
【文檔編號】H04W24/04GK104486786SQ201410692244
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】楊楊, 劉倩, 李文璟, 邱雪松, 高志鵬, 馬桂真, 周航 申請人:北京郵電大學(xué)