基于时空特性的无线传感器网络节点故障诊断方法

无线传感器网络中故障节点会产生并传输错误数据,这将消耗节点的能量和带宽,同时会形成错误的决策。利用节点感知数据的空间相似性,提出了节点故障诊断的算法,通过对邻节点所感知的传感数据进行比较,从而确定检测节点的状态,并将测试状态向网络中其他相邻节点进行扩散。对于网络中存在的节点瞬时故障,通过时间冗余的检测方法,降低故障诊断的虚警率。该算法对实现故障节点的检测具有较好的性能,实验结果验证了算法的可行性和有效性。     

WSN中故障诊断性能与平均节点度研究

在基于无线传感器网络的结构健康监测中,故障节点产生并传输的错误数据将消耗节点的能量和带宽,同时会形成结构健康监测的错误决策。针对该问题,提出一种节点故障诊断算法,利用节点感知传感数据的空间相似性,通过对邻节点所感知的传感数据进行比较,确定检测节点的状态,将测试状态向网络中其他相邻节点进行扩散,实现网络中全部节点的故障检测。同时介绍在不同平均节点度下改善故障诊断率的方法。实验结果表明,该算法能够获得较好的性能。     

无线传感器网络软故障诊断算法

在无线传感器网络中,软故障节点会产生并传输错误数据,这不仅会形成错误的决策,还会消耗能量,为此,提出一种基于节省能量的故障诊断(EFD)算法。该算法利用节点感知数据的空间相似性,通过对邻点所感知的传感数据进行比较,确定检测节点状态。对于网络中存在的节点瞬时故障,该算法引用TF模型思想,避免了不必要的数据比较,减少了时间冗余的检测次数。仿真结果表明:EFD算法能够提高网络诊断精度,同时可以降低诊断过程的能量消耗。     

基于节点识别的协作频谱检测算法

在认知无线网络协作频谱感知过程中,感知节点所处的恶劣信道环境会导致本地频谱检测结果发生偏差,有时一些故障节点或恶意节点发送的误导信息来干扰认证网络融合中心的全局判决.根据认知网络感知节点的历史感知信息,将感知节点分为可信节点、不可信节点和故障或恶意节点,提出了一种基于节点识别的协作频谱检测算法.在该算法中,融合中心舍弃故障或恶意节点,使其不得参与数据融合,同时也不考虑不可信节点当前发送的本地检测结果.这样,一方面消除了故障或恶意节点对全局频谱判决的影响,另一方面降低了融合中心计算复杂度.仿真结果表明,该算法能有效克服故障或恶意节点的干扰,提高认证网络协作频谱检测性能.     

一种无线传感器网络节点的故障检测算法

在无线传感器网络(WSN)中,容易因为故障节点存在冗余的故障属性、噪声数据以及数据可靠性等问题,从而产生传输错误数据,这将极大地消耗WSN节点中能量和带宽,向用户形成错误的决策。为此,提出了基于蚁群算法和BP神经网络模型的WSN节点故障检测方法。通过使用蚁群算法,使用户通过寻找优化路径来定位WSN节点的位置,通过这种随机搜索算法以及蚁群算法的搜索策略使用户对WSN故障节点的位置进行总体把握。然后又基于BP神经网络模型对获取的WSN故障节点信息进一步学习,在数据训练过程中,依据WSN故障节点预测误差,并进一步调整网络的权值和阈值,增加了故障诊断的精度。采用的算法对检测WSN故障节点具有较好的性能,使无线传感器网络的服务质量大大提高,增强了系统的稳定性,实验结果验证了算法的可行性和有效性。     

快速自适应流量突变检测算法研究

网络流量突变检测在网络管理中意义重大,针对多下一跳网络的特点,将异常定义为故障后流量的突变,提出了快速自适应流量感知突变检测算法。算法通过改进的直方图技术压缩数据后,利用聚集函数进行上升和下降两种突变的检测,进而根据感知流量变化来分析网络中节点及链路状态,快速准确地掌握网络整体状况。通过仿真平台对算法有效性进行验证,并与现有突变检测算法进行比较,结果表明该算法能使检测灵敏度和精度得到明显提高。     

校园网程控交换机连网故障断点检测技术研究

当前校园网程控交换机连网故障断点检测技术检测准确率较低、误警率高,也无法实现对故障断点区域的精确定位,提出一种基于节点信誉感知模型的连网故障断点检测技术研究。依据校园网的网络层次结构布局,构建节点之间的信誉感知模型,以提取节点故障区域特征信息,基于小波算法对感知信誉数据进行预处理。为提高算法的稳定性,对邻近节点之间的健康程度进行分析,以最终实现对校园网程控交换机连网故障断点的准确定位与检测。仿真实验数据表明,提出的断点故障检测技术在节点感知故障率为0.6的条件下,仍可获得86.32%的检测率。     

电力通信网络智能运维故障诊断系统研究

当前,电力通信网络需要进一步提高对网络节点的感知能力,从而加快网络的故障运维效率。设计了智能运维故障诊断系统,以监测网络中节点状态、实时感知网络节点的运行参数,并实现故障诊断输出运维策略。系统的网络感知模块中加入了扩频调制技术,使模块能够感知到更大范围内的网络节点状态,提高了模块的通信范围和抗干扰能力。故障诊断模型中融合了生成对抗网络和决策树算法,通过各网络故障数据的拟合得到大量可靠数据集,输入最优特征组合以完成故障检测。试验结果显示,系统故障诊断模型的故障诊断率最高为99.8%,损失值最低为0.03。该研究确保了自动化诊断和检测的精确性。     

多传感器网络中的分布式故障检测算法

在传感器网络中,分布式故障检测算法(DFD算法)通过与所有邻居节点的传感器数据的比较判断,实现节点传感器的故障检测。但是,在故障节点聚集的网络区域,故障节点比例的上升将导致该区域的故障检测精度显著下降。针对多传感器网络,本文利用多传感器在相同区域的故障分布差异及传感器之间关联特性对DFD故障检测算法进行改进,提出适用于多传感器网络的MDFD算法,提高了故障聚集区域的检测精度。性能分析和仿真结果表明:在节点故障率高的网络中,与DFD和IDFD算法相比,MDFD提高了故障检测精度,算法适用于节点分布稀疏和传感器故障率较高的网络。     

基于聚类中值比较的WSNs故障检测算法

无线传感器网络(WSNs)中的传感器件容易失效而导致测量数据不准确,因而,高效、实用的故障检测算法对于保证WSNs的感知质量非常重要。提出一种基于聚类中值比较(CBMC)的故障检测算法。不同于传统的中值比较的思想,该算法引入聚类方法对待检测节点的邻居节点测量数据进行分组,根据分组信息计算该节点状态。仿真实验表明:CBMC算法具有较高的故障检测率(DR)和较低的故障误检率(FPR)。     

基于节点相似性的WSNs故障检测方法研究

针对目前多数无线传感器网络分布式故障检测的算法都以假设故障节点数据为离群值为基础,存在局限性的问题。提出一种基于节点相似度比较的无线传感器网络故障检测方法,簇头节点根据簇内节点数据的时空相关性,进行节点相似性度量,实时调整节点可信水平,并采用最优函数计算出当前实验的最优阈值(0.8)进行故障节点的判断。通过仿真实验证明:针对不同的故障模型,算法保持了良好的故障检测能力,一定程度上解决通用性问题。     

Fuzzy rule-based faulty node classification and management scheme for large scale wireless sensor networks

In a wireless sensor network (WSNs), probability of node failure rises with increase in number of sensor nodes within the network. The, quality of service (QoS) of WSNs is highly affected by the faulty sensor nodes. If faulty sensor nodes can be detected and reused for network operation, QoS of WSNs can be improved and will be sustainable throughout the monitoring period. The faulty nodes in the deployed WSN are crucial to detect due to its improvisational nature and invisibility of internal running status. Furthermore, most of the traditional fault detection methods in WSNs do not consider the uncertainties that are inherited in the WSN environment during the fault diagnosis period. Resulting traditional fault detection methods suffer from low detection accuracy and poor performance. To address these issues, we propose a fuzzy rule-based faulty node classification and management scheme for WSNs that can detect and reuse faulty sensor nodes according to their fault status. In order to overcome uncertainties that are inherited in the WSN environment, a fuzzy logic based method is utilized. Fuzzy interface engine categorizes different nodes according to the chosen membership function and the defuzzifier generates a non-fuzzy control to retrieve the various types of nodes. In addition, we employed a routing scheme that reuses the retrieved faulty nodes during the data routing process. We performed extensive experiments on the proposed scheme using various network scenarios. The experimental results are compared with the existing algorithms to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm in terms of various important performance metrics.     

FISDR:一种新的故障注入无线传感器网络性能评估系统

在无线传感器网络WSN中,可靠性和容错性是评价WSN稳定性的重要指标。在WSN的实际应用中常会发生很多故障(Fault)和干扰,采用故障注入FI技术可以向WSN人为地注入这些故障和干扰,通过观察注入故障后网络的反应来评价网络的可靠性和容错性,从而对网络机制进行改进来提高网络的可靠性和稳定性。本文提出的FISDR是一种采用故障注入的WSN性能评估系统,基于软件故障注入方法,采用一对一的方式通过特殊接口与WSN节点连接,向WSN节点注入故障命令。该系统一是可以有效地向WSN注入各种实际应用时可能遇到的故障和干扰并观察网络运行的状况;二是可以接收包括WSN节点和其它各种设备通过特殊接口发来的数据,并将其存储;三是配有上位机软件对网络拓扑结构进行监控、对传输成功率进行统计并对存储的大量信息进行分析,从而对WSN网络及其可靠性做出评价。本系统在一栋五层办公楼分别用数十个WSN节点和FISDR节点做实验,实验内容包括使用FISDR向WSN注入大规模的故障并统计网络的反应状况,验证FISDR故障注入的效果,从而对FISDR的性能进行测试和分析。实验结果表明,FISDR可以有效地向WSN注入各种故障以评价其可靠性,在测试WSN及其可靠性评价方面有很高的应用价值。     

分簇式无线传感器网络节点故障诊断算法研究

无线传感器网络(WSNs)分布式节点故障诊断算法是一种可用于WSNs节点的故障诊断算法,通过整个网络内邻居节点之间的数据融合诊断出故障节点.但分布式算法的计算量十分巨大,浪费了大量的节点能源,而且分布式算法中使用自定义的全局阈值会降低诊断精度,分簇式的节点故障诊断算法应用LEACH-DFD算法,通过簇头节点完成故障检测...     

基于灰色预测的分布式传感器网络故障检测方法

针对无线传感器网络节点故障原因复杂,基于灰色预测理论,提出一种故障检测方法。算法通过分析在某一采样间隔内,观测节点数据变化趋势是否与邻居节点变化趋势一致,从而确定节点是否异常。仿真实验表明,算法故障检测能力较强,且避免了节点瞬间失效情况的出现。同时该算法设计简单,易于硬件实现。     

Secure localization and location verification in wireless sensor networks: a survey

The locations of sensor nodes are very important to many wireless sensor networks (WSNs). When WSNs are deployed in hostile environments, two issues about sensors’ locations need to be considered. First, attackers may attack the localization process to make estimated locations incorrect. Second, since sensor nodes may be compromised, the base station (BS) may not trust the locations reported by sensor nodes. Researchers have proposed two techniques, secure localization and location verification, to solve these two issues, respectively. In this paper, we present a survey of current work on both secure localization and location verification. We first describe the attacks against localization and location verification, and then we classify and describe existing solutions. We also implement typical secure localization algorithms of one popular category and study their performance by simulations.     

基于演化博弈的无线传感器网络节能分簇路由算法

考虑到无线传感器网络中节点在冲突环境下决策时具有有限理性,近年来学者引入博弈论解决传感网分簇路由中自私节点的簇头选举问题。以往经典博弈分簇路由算法要求知道所有参与者行动的完全信息,并假设节点完全理性,这对于资源有限的传感器节点不切实际。本文提出了一种基于演化博弈论的无线传感器网络节能分簇路由算法(EECEG),通过演化博弈复制动态方程证明存在演化稳定策略(ESS)。算法将所有节点模拟为自私的博弈参与者,参与者可决策宣称自己成为簇头候选者(D)或不成为候选者(ND)。所有参与者根据自身剩余能量、邻居节点个数等因素自私决策,通过观察和模仿对手进行演化,直到收益均衡。实验结果表明,EECEG协议可有效延长网络生命周期,均衡节点间能耗,同时使数据传输更高效。