分布式无线传感器网络故障检测算法综述

阐述了传感器网络中节点发生故障的原因并建立了故障模型。将当前主要的分布式节点故障检测算法分成了基于多数投票策略、基于中值策略、基于决策扩散策略、基于加权和基于分簇的算法五大类,详细阐述了分布式无线传感器网络故障检测算法的原理和步骤,并指出了各个算法的优势与不足。最后,对各个算法的性能进行了分析与比较,讨论了算法存在的问题,并指出了进一步的研究方向。     

基于簇的分布式传感器故障检测算法

针对大规模无线传感器网络(WSN)中故障检测准确率降低,并产生较大通信负载的问题,根据传感器节点的时空相关性特点,提出一种基于簇的分布式传感器故障检测算法。通过邻居节点间的数据交换和互相测试检测簇首节点,并以正常簇首节点作为参照诊断故障节点。性能分析与实验结果表明,在大规模WSN中,该算法具有良好的故障检测能力和较低的通信负载,在邻居节点数较少、节点故障率较高的情况下,能达到98%以上的故障检测准确率,并保持较低的能耗水平。     

基于加权中值的分布式传感器网络故障检测

无线传感器网络中的错误测量数据会导致网络服务质量下降和能量浪费.提出了一种通过融合邻居节点的测量数据来实现故障检测的策略.主要做了以下3项工作:(1) 提出了一种新颖的对邻居节点测量数据进行加权的方法;(2) 提出了一种衡量测量数据之间差距的方法;(3) 提出了基于加权中值的故障诊断策略WMFDS(weighted median fault detection scheme),它同时适用于二进制决策和实数测量值.理论分析及仿真结果表明,即使节点发生故障的概率很高,提出的诊断策略也能得到很高的检测精度和较小的误判率,这表明在无线传感器网络故障检测中应用该方法具有很好的性能.     

基于故障定位集的无线传感器网络故障检测

由于无线传感器网络(WSN)节点的位置分布广,网络出现故障后如何进行故障检测以实现功能的恢复显得尤其困难,因此,探索快速有效的网络故障检测方法对于大规模WSN的可靠应用很有必要;基于最小故障定位集,提出了一种新的故障定位和故障检测方法;该方法在WSN分布式结构模型基础上,将网络节点与节点间的连接关系以图的方式进行描述,利用最短路径分析方法,来对WSN中出现的故障进行定位和检测;应用分析表明,该算法可以快速有效实现WSN故障定位与检测.     

分布式传感器网络系统故障预测方法

针对分布式传感器网络很难采用一种通用方法来实现算法简单的故障预测问题,提出了一种基于知识发现的故障预测方法。该方法首先建立了时间信息的数学描述系统,以实现基于因果指数的知识发现;然后,利用因果关系的知识推理机制,实现分布式传感器网络系统的故障预测。通过对瓦斯抽放监控系统的故障预测实验,证明该方法能准确预测分布式传感器网络系统故障,具有算法简单、实用高效的优点。     

一种无线传感器网络故障节点检测算法

提出一种无线传感器网络故障节点的检测方法,无需事件或模型假设,通过识别节点序列中违反排名的节点找到故障节点.算法对实际应用中的噪声环境和子序列估计问题分别提出了相应的解决方法.仿真实验表明:在不同的网络设置下,漏检率和误检率均较低,算法具有良好的性能.     

分布式无线传感器网络容错事件边界检测

事件监测是无线传感器网络的一种重要应用。针对该应用中软故障节点提供的错误数据会降低监测的准确性的问题,提出了一种分布式的容错事件边界检测算法。节点只需与邻节点交换一次传感数据,通过简单地计算识别故障;正常的事件节点利用统计比较的方法判断其是否处于事件边界,边界宽度可根据网络用户的要求调节。该算法执行时所需的通信量小,计算复杂度低,时延小,对大规模网络具有很好的可扩展性。仿真结果表明即使节点故障率很高,应用该算法仍可以获得很好的检测效果。     

基于遗传算法的无线传感器/执行器网络故障检测滤波器设计

为提高无线传感器/执行器网络(WSAN)的可靠性,提出一种基于遗传算法(GA)的WSAN故障检测滤波器的优化设计方法。在系统建模时将无线网络传输延迟对网络控制系统的影响建模为一种系统扰动噪声,将由敏感度和鲁棒性构成的复合优化指标作为故障检测滤波器的优化目标函数,即适应度函数。同时根据优化目标在自动控制系统中的数值特性,选择与之相适应的实数编码、均匀变异和算术交叉等处理方法,以期在加快收敛速度的同时也兼顾计算结果的精确度。所提的优化滤波器设计,不仅能抑制滤波器信号中的噪声分量,而且能放大故障信号。最后,通过Matlab/OMNET++的仿真平台验证了这一设计的有效性。     

基于动态灰色预测的网格故障检测算法

针对网格系统故障检测的需求，提出了一种基于动态灰色预测的网格故障检测算法。基于不可靠故障检测思想，建立了网格系统及故障检测模型；结合心跳策略和灰色预测方法，设计了一种动态心跳机制，并给出了预测模型和实时预测策略；提出了基于该动态心跳机制的网格故障检测算法，分析了算法的可靠性,并通过仿真实验验证了算法的正确性和有效性。     

基于时序马尔可夫链的分布式频谱检测

针对无线传感网络中的合作谱检测问题,提出一种基于时序马尔可夫链的分布式频谱检测算法。假定单节点对频谱的感知是一个马尔可夫过程,本地序列检测采用序列概率比测试进行频谱探测,得到本地序列检测值。各个感知节点将检测结果发送到数据融合中心,根据设定门限确定最终检测结果。通过Matlab仿真验证了该算法的时序检测性能。     

高效容错的无线传感网事件及其边界检测算法

事件检测与事件边界检测是无线传感器网络的重要应用之一,节点故障的准确检测是提高事件与事件边界检测效率的前提.然而,目前的故障检测机制对节点故障类型分析不够明晰,导致系统可能将事件边界节点误判为故障节点,且常需要传感器节点间进行频繁通信,导致网络系统容错性能和节点利用率低下,并带来额外的能耗开销.为了达到较高的检测精度与能源利用率,提出了一种新的高效容错的无线传感网事件及其边界检测算法：利用时间相关性实现无线传感器网络事件检测,利用空间相关性实现故障检测与事件边界检测;提出了节点的信息可靠度恢复机制,使得节点能够根据网络环境的变化,自动调整节点的信息可靠度.实验结果表明,即使在故障概率较高的情况下,该策略仍然具有良好的性能表现.     

一种无线传感器网络中事件区域检测的容错算法

特殊环境中的事件区域检测是无线传感器网络的一种重要应用.由于传感器的错误会导致事件区域检测的不准确,所以相关的容错算法成为近年来的研究热点.已有研究工作都仅考虑了事件的空间相关性,通过相邻传感器之间的数据交换实现容错.文中从事件的空间相关性和时间相关性入手,提出了一种以局部检测为主的分布式事件区域检测算法.该算法通过检验传感器本地采样值构成的时间序列与事件随机过程统计特征的符合程度实现容错.算法分析的结果表明,该算法可以减少传感器之间的数据交换,从而有效地利用传感器的能量.模拟实验表明,当有10%的传感器发生错误时,该算法可以检测到93%的事件区域和88%的错误传感器.     

WSNs分布式事件区域容错算法

针对无线传感器网络存在服务质量不高的问题,提出一种基于中值差值的分布式容错算法,建立一套能量有效的事件区域检测容错机制,该算法充分利用传感器节点的空间相关性,融合各邻居节点的中值信息,对中心节点的最终状态进行判断。仿真实验结果表明,当节点错误率为15%时,该算法仍能检测到86%的错误节点数,具有优越的容错性能。     

多符号差分球形译码在无线传感器网络分布式检测中的应用研究

在无线传感器网络分布式检测中,信道条件复杂,难于估计.比较相关检测,差分检测的优势是不需要信道估计,但总是付出一定的性能损失.为了缩短这一差距,本文提出多符号差分检测,并结合低复杂度球形译码算法,对多符号差分球形检测的迭代搜索过程进行了详细分析.算法检测性能和复杂度的分析表明,该检测算法不仅能有效降低计算复杂度,而且能保证较好的检测性能.结果证明该算法可作为一种有效检测算法应用于无线传感器网络分布式检测中.     

无线传感器网络集中控制分簇组网算法研究

为了实时监测森林气象因子,查找火灾隐患,将无线传感器网络更有效地应用到实际领域中,本文提出了一种可以有效延长网络生命周期,自组织成簇,自适应变化的网络拓扑结构的能量有效集中控制分簇算法EEDC（energy-efficient distributed clustering hierarchy）。该算法高效利用有限能源,均衡全网能量,使负载平衡,防止节点失效。     

无线传感器网络中故障容忍算法研究

针对无线传感器维护困难,改善故障容忍能力的问题,提出了一种基于故障容忍度的自适应容错拓扑控制算法。首先,阐述了节点故障容忍度衡量指标,其次,详细分析了算法的各个阶段,最后通过仿真实验与常用算法对比,结果表明,基于故障容忍度的自适应容错拓扑控制算法具有更好的控制效果,极大地提高了使用效率。     

EasiTest:多Radio异构无线传感器网络测试平台

设计并实现了一种多Radio的异构无线传感器网络综合测试平台系统EasiTest,该平台采用了两种不同性能、功能的测试节点,可以支持大规模、异构传感器网络综合性能测试以及应用性研究.平台内采用了结构复杂、功能完备的多Radio的EZ271作为中高速测试节点,以及以 WiFi作为测试通道的EZ521作为中低速测试节点;系统提供传感/测试数据收集、数据管理、资源分配、服务器状态检查、节点状态检查与参数配置以及资源注册共享等功能模块,保障用户能够方便快捷地实现功能实验;通过友好的 Web访问页面,用户能够模拟真实的网络环境对多种类,如802.15.4,802.11协议等,以及多层次,如 MAC层、路由层、应用层等的网络协议研究成果进行灵活的综合实验验证,从而能够有效地提高无线传感器网络技术的研究效率.     

基于多代理的无线传感器网络入侵检测系统研究

提出一种无线传感器网络入侵检测解决方案-MAIDS.针对分簇式无线传感器网络的特点,通过让节点和簇头分别执行不同检测任务,结合本地检测和联合检测,并采用多个代理模块分别实现数据收集、分析检测和入侵响应和代理管理的任务,以便使系统具有操作简单、易于扩展、能耗降低、安全性提高的特点.     

无线传感器网络实验平台的检测

无线传感器网络已经成为国内外研究的热点,详细阐述了基于Crossbow公司MOTE—KIT5040系列产品搭建的无线传感器网络实验平台并利用TinyOS进行传感器硬件通信的检测。其中介绍了无线传感器的概念,MOTE—KIT5040系列产品的特性,TinyOs的安装和具体实验步骤及结论,以及提出了下一步的工作。