无线传感器网络环境下的一种轻量级事件容错检测算法

由于节点经常布置于恶劣的环境中以及节点自身资源的有限性,节点在运行过程中容易发生漏警错误和虚警错误,因此容错的事件检测方法受到了广泛的重视与研究。但传统方法在性能上表现出计算复杂度高和能耗大的特点,针对此,引入雷达目标检测中Cth/m的检测思想,提出一种基于时空特性的检测方法。该方法通过观察节点采样值数据变化率与时间特性相似度来判断是事件发生还是节点出错。方法在一次迭代过程中,节点只需做m次距离比较和一次邻居状态查询,根据节点间的空间特性做出决策,表现出轻量级和低能耗的特点。仿真表明,方法还具有较低的漏警率和虚警率以及较高的故障识别率。此外,由于引入了节点可信度自适应调整机制,方法能够保证事件检测概率在迭代过程中一直保持较高水平,而不随时间恶化。     

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。     

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。     

无线传感器网络中可容错的事件监测算法

事件监测是传感器网络研究中的一个重要问题,传感器网络自身的局限性以及感知数据的非确定性向事件监测技术提出了挑战.文中分析了传感器网络中存在的各种非确定性,引入可容错的事件监测机制.文中首先提出可容错的事件发现和参与事件监测节点选择算法.在此基础上,提出可容错的事件发生区域估算算法.算法对于动态传感器网络具有较好监测效果.最后通过大量模拟实验验证了所提出算法的性能.     

一种虚拟传感器网络中事件监测的容错机制

事件监测是无线传感器网络中的重要应用之一,而准确检测出故障节点是提高事件监测效率的前提。为了实现多应用目标传感器网络中较高的节点故障识别率,在基于簇状树的虚拟传感网架构上,提出一种基于节点邻域中值的事件监测容错算法。该算法充分利用了无线传感网节点之间的空间相关性,融合邻域各节点的测量值,通过节点的数值与邻域中值之间的差值来判断节点状态。仿真实验结果表明,即使是在节点故障概率比较高的情况下,该算法依然具有优越的容错性能。     

一种无线传感器网络目标检测动态阈值算法

介绍了无线传感器网络目标检测基本流程;着重分析了无线传感器网络在实际应用中每个传感器自身存在目标检测范围差异的问题;针对这种情况下的无线传感器网络目标检测问题,提出了一种传感器本地决策阈值的动态算法;最后通过仿真实验,比较了动态阈值算法与其他三种目标检测算法的目标检测误报率。仿真结果表明,提出的动态阈值算法具有较低的检测误报率。     

无线传感器网络的容错问题与研究进展

在简要介绍无线传感器网络研究现状的基础上,本文重点展开了对无线传感器网络容错特征、需求与解决方法的论述;从整体的角度对无线传感器网络物理层、链路层、网络层、传输层、应用层等不同抽象级别的容错问题进行了归纳;同时,对各种容错技术的细节进行了深入的剖析,并综述了相关研究的当前进展;总结了各种容错技术的关键,为进一步研究提供了新思路。     

一种容错的无线传感器网络聚类路由协议

本文给出一种新的容错的无线传感器网络聚类路由协议FTCRP （Fault-Tolerant Cluster-Based Routing Protocol）,新协议首先使用LEACH中的方法对节点进行分簇,再利用握手（Handshake）机制监测簇头CH（Cluster-Head）节点和非簇头NCH（Non-Cluster-Head）节点的工作状态--若CH节点失效,则NCH节点休眠;若NCH节点失效,则剩余的NCH节点等分帧内时间以增加数据发送量.与已有的容错协议相比,新协议具有简单、容易实现及高效等优点.仿真实验表明,当节点失效概率在0.1到0.2之间时,新协议与LEACH相比,收集的数据量增加10%-15%,网络生存时间延长25%-45%;与CRAM相比,收集的数据量增加5%-20%,网络生存时间延长15%-35%.     

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.     

无线传感器网络中近似事件检测节点调度问题

在异构的无线传感器网络中,组成事件的不同类型的数据之间具有较强的相关性.为了减少能量的消耗,可以通过收集组成事件的部分感知数据来近似地检测该事件.提出近似事件检测的节点调度问题.将网络中的节点分成若干个集合,每个集合轮流工作,在保证收集到的部分数据能够有效地近似检测目标事件的同时,最大化网络的生命周期.证明了近似事件检测的节点调度问题是NP完全问题,并给出了基于贪心策略的近似比为1/2的近似算法.实验结果表明,方法能够有效延长网络的生命周期.     

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.     

面向事件监测的无线传感网感知调度

针对事件监测应用的特点,提出了一种简单、有效的基于栅格的无线传感网感知调度方法.该方法首先对目标环境进行栅格划分,然后由栅格内的节点选举出代表轮流执行监测任务,具有通信开销小、电量消耗均衡,可扩展性好的特点.通过分析和模拟可知,基于栅格的感知调度可以获得与节点密度成正比的电量节省,并且在事件监测质量上优于随机调度方法.而且,通过调整栅格尺寸和节点工作时间,可以为平衡网络寿命和发现延迟提供有效的手段.     

基于嵌套网格的无线传感器网络节能部署算法

针对环境监测中异常区域分布不均匀，以及无线传感器网络中节点密集、部署冗余的特点，提出了基于嵌套网格的节能部署方法，并依据物理参数梯度设计了非均匀部署节点算法．对其环境监测应用——森林火灾监测，进行了性能分析和Matlab仿真验证．结果表明，该方法可以有效地节约网络的能量，快速发现异常区域，并能详细描述异常区域的参数分布状况．     

异构传感器网络的分布式能量有效成簇算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,以适应传感器网络的特点.成簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术,它能够增强网络的扩展性和延长网络的生存时间.研究了异构传感器网络中成簇算法在节省能量方面的性能,提出一种适应异构无线传感器网络的分布式能量有效的成簇方案.此方案基于节点剩余能量与网络节点的平均能量的比例来选举簇头节点.较高初始能量和剩余能量的节点比低能量节点拥有更多的机会成为簇头节点,从而使网络能量均匀消耗,延长网络的生存时间.模拟实验结果显示,与现有的重要成簇方案相比,新的成簇算法在异构网络下提供了更长的网络生存时间和更大的网络有效吞吐量.     

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。     

无线传感网中SMACS 协议的节能改进算法

无线传感器网络通常由大量微型传感器节点组成,可以在各种环境下收集数据,它通过携带能量有限的电池来供应能量,通常部署在区域环境复杂,甚至工作人员不能到达的场合,所以,传感器网络节点往往能量有限,而且不能更换,如何高效使用能量是传感器网络面临的首要挑战。MAC 协议处于传感器网络协议的底层,对传感器网络的性能有很大影响。文中讨论了无线传感器网络中的一种自组织无线传感器网络协议—SMACS 协议的基本思想,研究了造成节点能量浪费的主要原因,并提供了一种新的更节能的SMACS 协议超帧的改进算法。