基于互信息的无线传感器网络节点故障自诊断

故障自诊断和故障监控能提高WSN的可维护性和可靠性, 延长WSN节点的使用寿命。该文提出一种无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)节点故障自诊断的新方法。首先,可从粗糙集理论中基于互信息的属性约简算法获得故障诊断决策的约简,进而建立一套以属性匹配为核心思想的WSN节点故障自诊断技术,对WSN节点的各个模块分别进行具体的故障诊断和定位。仿真实验表明,该方法在WSN节点中实现故障自诊断时,通信代价小,能耗低,诊断的误判率低。     

基于Rough set理论的无线传感器网络节点故障

提出了一种无线传感器网络（WSN）节点故障诊断的新方法，首先基于粗糙集理论中改进的可辨识矩阵算法得到故障诊断决策的属性约简；然后通过属性匹配的故障分类算法，建立一套WSN节点故障诊断方法，对WSN节点的各个模块分别进行具体的故障诊断和定位. 仿真实验表明，该方法在WSN节点故障诊断时通信代价小、能量消耗低、诊断准确率高，因而具有在能量有限的WSN节点中应用的可能性.     

基于改进Kruskal算法的WSN故障节点检测方法

提出了一种基于改进Kruskal算法的无线传感器网络（WSN）故障节点检测方法. 该方法首先通过集中式的改进Kruskal最小生成树算法来获取可信的节点集合,之后依据可信节点,采用邻居节点比较算法对传感器节点的感知值进行分布式分析和处理,判定发生故障的传感器节点. 同时为了容忍节点的临时故障,引入了时间冗余. 仿真结果表明,在节点故障率高达35%时,该方法依然能快速定位故障节点,并且同时保证很高的检测精确度.     

节点信誉相关的无线传感器网络故障检测

提出一种基于节点信誉的无线传感器网络故障检测算法.算法为每个传感器节点建立了基于Dirichlet分布的信誉函数,整个算法由检测模块、信誉更新模块和故障判定模块3部分组成.检测模块计算节点当前时刻的健康等级;信誉更新模块负责维护、更新节点的信誉值;故障判定模块则对是否发生节点故障和敏感事件进行判定.仿真结果表明,该算法具有较高的故障检测精度,在传感器网络故障节点达到25%的情况下,仍能检测出94.83%的故障节点,而误警率则可以保持在5%以下.     

WSN异步休眠模式下节点捕获早期检测方法

针对异步休眠模式的无线传感器网络（WSN）,提出了一种节点捕获早期检测方法,在被捕获节点重新加入网络之前即被检出,实现对网络攻击的及早发现.该方法基于相邻节点间存活性监控,并通过节点声明消息统一调度广播机制,保证异步休眠节点间声明消息的接收,同时,在决策过程中采用本地协同决策方式以提高正确率.仿真结果表明,该方法在检测率、误报率和漏报率等有效性方面均优于其他现有典型方法.     

无线传感器网络节点能耗状态转换模型研究

针对无线传感器网络节点的能量管理与优化问题,对无线传感器网络节点中主要的功率可管理部件工作状态进行分析,建立了MCU处理器、模数转换器和无线收发模块之间的状态转换关系模型。详细阐述了器件间的状态转换关系和条件,并给出了多种休眠模式间的转换时间阈值的估计方法。该模型反映了无线传感器网络节点实际工作状态的转换关系,为节点的动态能耗管理的优化设计提供了实际应用参考。     

基于FSM的感知节点软件故障检测

针对事件驱动程序运行时的故障检测问题,提出了一种基于有限状态机(FSM)的感知节点软件故障检测方法. 用户通过撰写FSM规范,并在程序中添加与FSM执行相关的宏标记,对程序期望行为进行描述. 在节点运行时通过比较FSM规范和收集的FSM执行信息,实现节点软件故障检测. 针对2类典型节点硬件平台,研究了3种故障检测机制的存储和计算开销,最后通过2个实例分析验证了所提方法的有效性.     

非线性系统传感器偏差的自适应故障检测与分离方法

针对一类具有模型不确定性且状态部分可测的非线性系统,提出了一种基于鲁棒自适应技术的传感器偏差故障检测与分离方法。所提出的故障检测与分离方法是由一个故障检测估计器和一组故障分离估计器完成的,其中每一个故障分离估计器对应一种类型的传感器偏差故障。对于某一故障分离估计器如果它的的输出估计误差中至少一项的绝对值超过相应的自适应阈值,则这个故障发生的可能性被排除,即可分离故障。在系统存在模型不确定性和状态部分可测的情况下,应用自适应技术来估计未知的传感器偏差故障并分析了故障分离器的稳定性。仿真算例证明了所提出的鲁棒自适应故障检测与分离方法的有效性。     

基于强跟踪UKF的导航系统故障检测方法

结合重复使用助推器再入飞行的导航需求,为保证在高动态环境下能够实现高精度、高可靠的再入导航,采用改进的强跟踪UKF进行导航误差的估计与跟踪.针对基于卡尔曼滤波残差检验的传统故障检测方法的不足,提出了改进的故障检测方法进行导航设备故障检测,并采用平滑窗口实现故障信息的有效隔离.典型故障条件下的仿真分析表明,所提出的强跟踪...     

基于小波包LVQ网络的传感器故障诊断

提出小波包分解提取各个节点特征能量与LVQ神经网络进行故障模式分类的传感器故障诊断方法.小波包三层分解得到各个节点的分解系数,通过一定的削减算法使得故障瞬态信号的特征得到加强,再根据重构的时域信号计算各个节点对应的能量,作为特征向量训练LVQ神经网络.通过正常状态及各种故障模式下的特征数据训练,LVQ网络具有了传感器故障诊断的功能.最后,通过火箭发动机试车台液氢管路流量传感器数据对训练之后的LVQ神经网络进行检验,验证了这种方法的实用性和有效性.     

采用网络分割的OBS网络故障监测机制

提出了一种基于网络分割策略的圈覆盖光突发交换网络的故障监测机制,采用网络分割策略,大型的光突发交换网络被分割成便于故障管理的带有中心节点的环形子网或扇形子网,在每个子网内分别执行圈覆盖算法进行故障监测.计算和统计结果表明,该故障监测机制对于节点平均连通度大于3的网络具备网络开销小、故障定位率低等特点.     

Fault Detection and Recovery for Full Range of Hydrogen Sensor Based on Relevance Vector Machine

In order to improve the reliability of hydrogen sensor, a novel strategy for full range of hydrogen sensor fault detection and recovery is proposed in this paper. Three kinds of sensors are integrated to realize the measurement for full range of hydrogen concentration based on relevance vector machine (RVM). Failure detection of hydrogen sensor is carried out by using the variance detection method. When a sensor fault is detected, the other fault-free sensors can recover the fault data in real-time by using RVM predictor accounting for the relevance of sensor data. Analysis, together with both simulated and experimental results, a full-range hydrogen detection and hydrogen sensor self-validating experiment is presented to demonstrate that the proposed strategy is superior at accuracy and runtime compared with the conventional methods. Results show that the proposed methodology provides a better solution to the full range of hydrogen detection and the reliability improvement of hydrogen sensor.     

Ultra-Low Power 1 Volt Small Size 2.4 GHz CMOS RF Transceiver Design for Wireless Sensor Node

Ultra-low power transceiver design is proposed for wireless sensor node used in the wireless sensor network (WSN). Typically, each sensor node contains a transceiver so it is required that both hardware and software designs of WSN node must take care of energy consumption during all modes of operation including active/sleep modes so that the operational life of each node can be increased in order to increase the lifetime of network. The current declared size of the wireless sensor node is of millimeter order, excluding the power source and crystal oscillator. We have proposed a new 2.4 GHz transceiver that has five blocks namely XO, PLL, PA, LNA and IF. The proposed transceiver incorporates less number of low-drop outs (LDOs) regulators. The size of the transceiver is reduced by decreasing the area of beneficiary components up to 0.41 mm² of core area in such a way that some functions are optimally distributed among other components. The proposed design is smaller in size and consumes less power, <1 mW, compared to other transceivers. The operating voltage has also been reduced to 1 V. This transceiver is most efficient and will be fruitful for the wireless networks as it has been designed by considering modern requirements.     

基于粒子群进化的输电网络WSN节点定位算法

为了提升WSN的定位精度,提出了一种基于粒子群进化的定位算法,以应用于输电网络中的节点定位.该算法通过区域估计,缩小并限制传感器节点的预估计区域空间,并应用粒子群算法快速寻找节点定位的最优解.通过引入权重自适应的机制,加快节点定位的搜索速度,并提升算法的搜索能力.结果表明,该算法有效增强了WSN节点定位的精度,降低了计算复杂度,为输电网络的无线传感器网络提供更高效准确的定位服务.     

低占空比无线传感器网络中节点自适应休眠机制

针对低占空比WSN网络存在着能量消耗不均、网络工作时长等问题,提出一种节点自适应休眠算法.该算法能够根据无线链路状况,自适应地调度节点休眠时隙和工作时隙,保证在时延约束条件下网络的整体能耗最小.在自适应休眠机制加入能量感知,使无线路由根据节点的剩余能量自适应调整,均衡各节点能耗,提升WSN网络的工作时长.经仿真分析发现,该算法能够在满足传输时延的同时,有效地减少工作时隙并降低能耗,从而提升网络的工作周期.     

灾害检测无线传感器节点原型设计与实现

无线传感器网络（WSN）在城市灾害检测和管理中的应用越来越广泛.结合城市灾害检测的实际需求,介绍了WSN在应用于灾害检测时需要重点解决的关键问题,提出了一种灾害检测传感器节点的原型设计方法,并重点阐述了该设计的软硬件实现,同时展示了部分人机交互界面和节点实际采集到的测试数据.最后就该设计的可扩展性和实用性进行了探讨.     

基于圈覆盖的光突发交换网状网故障监测方案

针对光突发交换网状网中采用逐跳探测的故障监测方法监测成本过高的缺陷,提出了基于探测圈覆盖的故障监测机制。该机制利用启发式深度优先搜索(HDFS)、最短路径欧拉匹配(SPEM)和启发式生成树圈覆盖(HST)三种典型的圈发现算法来搜索光突发交换网状网的圈覆盖,然后为每个圈安放一个故障探测模块,构成基于圈覆盖的监测机制。计算和统计结果表明,该机制相对于逐跳探测机制能节约大量监测成本。     

基于CC2430的WSN节点设计

在实际的无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)应用中,有时会因为节点部分损坏或者需要采集另一种信息而更换传感器类型。为了满足这一实际需要而又不更换整个节点,只需更换传感器或节点损坏的部分,将节点电路模块化,并利用底板插座来整合各个功能模块的方法,设计了一种基于CC2430的WSN节点。利用设计好的节点构建了最小自组织网络,并采集了不同条件下的光照,光照越强光敏电阻越小。该类节点结构清晰、功能明确,具有很好的扩展性和复用性,且在实际应用中具有很好的灵活性。     

一种太阳能供电的低功耗WSN节点的设计与实现

无线传感器节点的电源因受模块体积的限制,电源能量极其有限。如要保证节点正常工作,需要经常更换电池,而手工方式更换电池极为不便,故限制了无线传感器网络的应用。现设计了一种太阳能自供电的传感器节点模块,并在节点上移植TinyOS系统,从节点硬件、软件方面进行改进,实现低功耗功能。测试结果表明,这种太阳能供电的低功耗节点能够大大延长节点的使用寿命,可以在实际项目中广泛使用。     

基于子PCA模型的故障分离方法及其应用

在应用传统PCA法对火电厂生产过程实施故障检测与分离时,火电厂生产过程中的变量表现出在一定的稳定工况范围内会出现小范围的波动振荡性以及部分变量间存在强相关性,这就导致了传统的贡献图法容易得出错误的故障分离信息。针对贡献图的缺点和火电厂的生产特点,提出一种子PCA模型的故障分离法,此法利用Q统计量的故障检测能力和统计规律来实现故障变量的精确定位。最后使用此法仿真了火电厂主汽压系统的故障分离过程,仿真结果表明使用子PCA模型法进行故障分离的优越性。