專利名稱：一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法及事件檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法及事件檢測(cè)方法，主要用于解決在部分傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在事件與事件邊界檢測(cè)中出現(xiàn)的容錯(cuò)能力與能耗問(wèn)題，屬于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、分布式計(jì)算的交叉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從20世紀(jì)70年代以來(lái)，容錯(cuò)在超大規(guī)模集成電路、分布式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域得到了充分的重視。容錯(cuò)的內(nèi)容包括部件可信性、容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu)、軟件可信性、可信性驗(yàn)證與評(píng)估等多方面。到20世紀(jì)90年代，軟件容錯(cuò)的問(wèn)題被提了出來(lái)，進(jìn)而發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)。
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的容錯(cuò)技術(shù)是指網(wǎng)絡(luò)中的一部分節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)仍然能夠完成指定的任務(wù)。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)不僅自身容易發(fā)生故障，而且它還容易受到外界環(huán)境的影響，因此需要有效的容錯(cuò)技術(shù)來(lái)滿足其可靠性的要求。
已有的容錯(cuò)事件檢測(cè)方法，部分僅僅是對(duì)故障節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)，或者是在故障檢測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的事件或者事件邊界檢測(cè)，采用這些方法往往會(huì)忽略在某一特定的情況下，算法檢測(cè)的性能。如在一般的事件檢測(cè)算法中，往往會(huì)忽略事件邊界節(jié)點(diǎn)，認(rèn)為這些節(jié)點(diǎn)占少數(shù)而不加以考慮，特別是在事件區(qū)域較大時(shí)，這些節(jié)點(diǎn)的數(shù)量也會(huì)較多，算法很容易將這些節(jié)點(diǎn)誤判為故障節(jié)點(diǎn)，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性能下降；部分故障檢測(cè)算法，在一次故障檢測(cè)中可能需要多次鄰節(jié)點(diǎn)間的通信，消耗大量的節(jié)點(diǎn)能量；有些事件邊界檢測(cè)算法一旦對(duì)某一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了誤判，就認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)為故障節(jié)點(diǎn)，很難再對(duì)該節(jié)點(diǎn)重新判決，對(duì)其進(jìn)行糾正， 從而造成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的利用率下降及網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)；有些故障檢測(cè)算法考慮的故障類型較少，從而造成當(dāng)某一類故障增多時(shí)，算法的容錯(cuò)能力將會(huì)很低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法及事件檢測(cè)方法，具有良好的容錯(cuò)能力。
本發(fā)明的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法，包括以下步驟步驟1、對(duì)于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行故障檢測(cè)算法，并返回執(zhí)行結(jié)果故障或正常節(jié)點(diǎn)；步驟2、執(zhí)行事件邊界檢測(cè)算法，并返回執(zhí)行結(jié)果邊界節(jié)點(diǎn)與非邊界節(jié)點(diǎn)；對(duì)于在步驟1中返回結(jié)果為故障的節(jié)點(diǎn)，如時(shí)間邊界檢測(cè)算法返回的結(jié)果為邊界節(jié)點(diǎn)，則判定其為正常節(jié)點(diǎn)；如時(shí)間邊界檢測(cè)算法返回的結(jié)果為邊界節(jié)點(diǎn)，則判定其為故障節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明的故障檢測(cè)方法首先利用現(xiàn)有的各類故障檢測(cè)算法進(jìn)行初步的故障檢測(cè)， 然后利用事件邊界檢測(cè)算法對(duì)初步的故障檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，從而得到更準(zhǔn)確的故障檢測(cè)結(jié)果。
上述故障檢測(cè)方法中的故障檢測(cè)算法可采用現(xiàn)有的各種故障檢測(cè)算法，例如基于中值的故障檢測(cè)算法、基于平均值的故障檢測(cè)算法等，本發(fā)明優(yōu)選基于中值的故障檢測(cè)算法，具體如下根據(jù)下式判斷節(jié)點(diǎn)A在t時(shí)刻是否為故障節(jié)點(diǎn)0,其他式中，y\ = 1表示節(jié)點(diǎn)Si在t時(shí)刻為故障節(jié)點(diǎn)，Zi = ι表示節(jié)點(diǎn)Si在t時(shí)刻為正常節(jié)點(diǎn)， 表示節(jié)點(diǎn)巧的鄰域內(nèi)所有的左個(gè)節(jié)點(diǎn)在 時(shí)刻采集到的數(shù)據(jù)集合4 =j Zf0，舄 ，…，i的中值， ,雞，…、式“)分別是 時(shí)刻節(jié)點(diǎn)巧，％，…，％^:1所采集到的數(shù)據(jù)，其中4表示節(jié)點(diǎn)Si的鄰節(jié)點(diǎn) 在t時(shí)刻采集到的數(shù)據(jù)，j =
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、對(duì)于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行故障檢測(cè)算法，并返回執(zhí)行結(jié)果故障或正常節(jié)點(diǎn)；步驟2、執(zhí)行事件邊界檢測(cè)算法，并返回執(zhí)行結(jié)果邊界節(jié)點(diǎn)與非邊界節(jié)點(diǎn)；對(duì)于在步驟1中返回結(jié)果為故障的節(jié)點(diǎn)，如時(shí)間邊界檢測(cè)算法返回的結(jié)果為邊界節(jié)點(diǎn)，則判定其為正常節(jié)點(diǎn)；如時(shí)間邊界檢測(cè)算法返回的結(jié)果為邊界節(jié)點(diǎn)，則判定其為故障節(jié)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述故障檢測(cè)算法為基于中值的故障檢測(cè)算法，具體如下根據(jù)下式判斷節(jié)點(diǎn)Α在t時(shí)刻是否為故障節(jié)點(diǎn)
3.如權(quán)利要求1所述無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述邊界檢測(cè)算法具體如下假設(shè)A表示節(jié)點(diǎn)A的測(cè)量值，節(jié)點(diǎn)巧的鄰域內(nèi)共有k個(gè)節(jié)點(diǎn)，約，^分別為正常區(qū)域與事件區(qū)域的期望特征值；對(duì)于節(jié)點(diǎn)巧的鄰域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量值~(/ = 1...勾，若滿足條件&-巧|、終，則將該節(jié)點(diǎn)的測(cè)量值分到集合A中，若滿足條件則將該節(jié)點(diǎn)的測(cè)量值分到集合B中，到節(jié)點(diǎn)的k個(gè)鄰節(jié)點(diǎn)的測(cè)量值被劃分完畢時(shí)，若最終結(jié)果滿足就認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)為事件邊界節(jié)點(diǎn)，否則為非事件邊界節(jié)點(diǎn)；其中 mm(|j|卞1)2；!表示集合A、B中元素個(gè)數(shù)的最小值，a ,珥，馬是用戶根據(jù)不同的應(yīng)用定義的正整數(shù)，Λ為預(yù)設(shè)的邊界檢測(cè)閾值。
4.如權(quán)利要求3所述無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述邊界檢測(cè)閾值Λ 根據(jù)下式確定
5. 一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)事件檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、對(duì)于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，在其采集數(shù)據(jù)的開始時(shí)刻，首先判 斷該節(jié)點(diǎn)所具有的能量是否小于預(yù)設(shè)的最小能量門限值，如是，表示該節(jié)點(diǎn)能量不足，將該 節(jié)點(diǎn)的可信度調(diào)整為最小值并通知基站；否則轉(zhuǎn)步驟2 ；步驟2、使用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法進(jìn)行故障檢測(cè)； 步驟3、若步驟2返回的結(jié)果為故障節(jié)點(diǎn)，則將該節(jié)點(diǎn)的可信度進(jìn)行減1操作，直到減到 最小值為止，并在可信度為最小值時(shí)通知基站，表示該節(jié)點(diǎn)為故障節(jié)點(diǎn)；否則若節(jié)點(diǎn)的可信 度未達(dá)到最大值，則將該節(jié)點(diǎn)的可信度進(jìn)行加1操作，直到加到最大值為止；步驟4、執(zhí)行如下的事件檢測(cè)算法，若此時(shí)該節(jié)點(diǎn)的可信度小于最大值，則不采用該節(jié) 點(diǎn)檢測(cè)的結(jié)果，并將該節(jié)點(diǎn)其排除在外其他當(dāng)滑動(dòng)窗口只有一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，若此時(shí)刻萬(wàn)就認(rèn)為有事件發(fā)生，否則沒有事件發(fā)生；當(dāng) 滑動(dòng)窗口中的數(shù)據(jù)多于一個(gè)并且小于窗口大小時(shí)，如果在滑動(dòng)窗口的數(shù)據(jù)中檢測(cè)為萬(wàn)的 個(gè)數(shù)大于萬(wàn)功的個(gè)數(shù)，則認(rèn)為此時(shí)刻有事件發(fā)生，否則沒有事件發(fā)生；當(dāng)滑動(dòng)窗口滿時(shí)，如 果滑動(dòng)窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)檢測(cè)為萬(wàn)的個(gè)數(shù)超過(guò)(，則認(rèn)為此時(shí)刻有事件發(fā)生；其中6表示節(jié)點(diǎn)可能的狀態(tài)，滅為正常傳感器節(jié)點(diǎn)在正常區(qū)域內(nèi)的期望函數(shù)值，，為正常傳感器節(jié)點(diǎn)在事件區(qū)域內(nèi)的期望函數(shù)值，路為傳感器節(jié)點(diǎn)巧在I時(shí)刻的測(cè)量值，0為不大于滑動(dòng)窗口大小的正整數(shù)；步驟5、重復(fù)執(zhí)行步驟4，直到I是的整數(shù)倍時(shí)轉(zhuǎn)至步驟1，其中I為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí) 間，I為滑動(dòng)窗口大小，18為節(jié)點(diǎn)采樣周期。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法。本發(fā)明的故障檢測(cè)方法首先利用現(xiàn)有的各類故障檢測(cè)算法進(jìn)行初步的故障檢測(cè)，然后利用事件邊界檢測(cè)算法對(duì)初步的故障檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，從而得到更準(zhǔn)確的故障檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明還公開了一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)事件檢測(cè)方法，首先利用本發(fā)明故障檢測(cè)方法進(jìn)行故障檢測(cè)，然后利用時(shí)間相關(guān)性進(jìn)行事件檢測(cè)，通過(guò)調(diào)整滑動(dòng)窗口的大小實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感網(wǎng)絡(luò)能耗的控制；同時(shí)采用了節(jié)點(diǎn)可信度動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，自動(dòng)的調(diào)整節(jié)點(diǎn)可信度的大小。本發(fā)明能夠根據(jù)不同的應(yīng)用需求自動(dòng)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的能耗，并且具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，能夠完成事件的檢測(cè)、預(yù)警及確定事件區(qū)域的大小，使得無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)具有較長(zhǎng)的壽命。
文檔編號(hào)H04W24/04GK102547812SQ20111034480
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者吳家興, 孔媛媛, 徐小龍, 李夢(mèng)娥, 李玲娟, 楊庚, 楊李婷, 王皓, 耿衛(wèi)建, 許雁飛 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)