一种无线传感器网络的故障检测方法
【专利摘要】本发明公开一种无线传感器网络的故障检测方法，所述方法包括：获取当前时间窗内待检测传感器节点的系统参量值序列，所述时间窗的大小为预设值，所述系统参量值序列的个数为系统参量的个数；计算当前时间窗内任意两个所述系统参量值序列之间的关系值；跟踪当前时间窗之后的预设个数的时间窗内所述关系值的变化幅度；将所述关系值的变化幅度与预设范围比较，若变化幅度在预设范围内，则待检测传感器节点正常，若变化幅度超出预设范围，则待检测传感器节点发生故障。本发明旨在检测出无线传感器网络中节点存在的潜在未知或是高度系统相关的故障，并及时准确地检测出故障节点。
【专利说明】-种无线传感器网络的故障检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通信【技术领域】，具体设及一种无线传感器网络的故障检测方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着微电子技术和通信技术的不断进步，无线传感器网络受到了广泛关 注，并在环境监测、医疗护理、军事操作、智能家居等多个领域提供了高效且经济可行的解 决方法，因此其具有重要的研究价值和应用前景。在通常情况下，无线传感器网络由大量低 成本且电量有限的传感器节点组成，分布于恶劣、不可控制的环境中，因此该使得传感器节 点易于出现各种故障，进而降低网络性能。
[0003] 无线传感器网络的特性使得故障检测在提高网络效率、可靠性W及适应性方面显 得尤为重要。现有的无线传感器网络故障检测方法通过探求传感器节点测量值在时间或空 间上的关系，从而检测出故障节点。例如集中式方法、基于邻居协作的分布式方法、基于分 簇的分布式方法等。通常，该些故障检测方法通过探求传感器节点测量值在时间或空间上 的关系，从而检测出故障节点。
[0004] 然而，现有的无线传感器网络故障检测方法存在一些明显缺陷，例如：许多故障检 测方法通过检测到节点产生有明显偏差的传感器数据，从而判定该节点为故障节点。然而， 许多潜在且高度系统相关的故障，并非表现为传感器读数异常。对于该类故障，该些故障检 测方案将不适用。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是现有的无线传感器网络故障检测方法依赖于既定 的规则或推理模型，并且在面对如下情况时，无法很好地检测出故障节点；（1)节点的故障 类型或故障特征未知，且不表现为传感器测量值异常；（2)入侵者通过网络中某一节点注 入大量符合真实测量值范围的伪造数据，造成网络拥塞和过度资源消耗。
[0006] 为此目的，本发明提出一种无线传感器网络的故障检测方法，所述方法包括：
[0007] 获取当前时间窗内待检测传感器节点的系统参量值序列，所述时间窗的大小为预 设值，所述系统参量值序列的个数为系统参量的个数；
[000引计算当前时间窗内任意两个所述系统参量值序列之间的关系值；
[0009] 跟踪当前时间窗之后的预设个数的时间窗内所述关系值的变化幅度；
[0010] 将所述关系值的变化幅度与预设范围比较，若变化幅度在预设范围内，则待检测 传感器节点正常，若变化幅度超出预设范围，则待检测传感器节点发生故障。
[0011] 可选的，所述获取当前时间窗内待检测传感器节点的系统参量值序列，包括：
[0012] 获取在时间窗j内，j为大于等于1的整数，待检测传感器节点i的第X个系统参 量的值序列 Vi，x，j;Vi，x，j= {(j-l)Xw+a，（j-l)Xw巧 a，...'jXw}};
[001引其中，X G [1，1]，1为系统参量的个数，w为时间窗的大小，时间窗j从时刻 (j-l)Xw+a持续到时刻jXw，a为预设时间间隔，且满足w/a为正整数；为待检测 传感器节点i的第X个系统参量在t时刻的值；
[0014] 将\。中的元素由大到小或由小到大排序，得到V'
[0015] 可选的，所述计算当前时间窗内任意两个所述系统参量值序列之间的关系值，包 括：
[0016] 计算在时间窗j内，第X个系统参量的值序列和第y个系统参量的值序列 ￥1，,，斯关系值〇^片7);
[0017]
【权利要求】
1. 一种无线传感器网络的故障检测方法，其特征在于，所述方法包括： 获取当前时间窗内待检测传感器节点的系统参量值序列，所述时间窗的大小为预设 值，所述系统参量值序列的个数为系统参量的个数； 计算当前时间窗内任意两个所述系统参量值序列之间的关系值； 跟踪当前时间窗之后的预设个数的时间窗内所述关系值的变化幅度； 将所述关系值的变化幅度与预设范围比较，若变化幅度在预设范围内，则待检测传感 器节点正常，若变化幅度超出预设范围，则待检测传感器节点发生故障。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前时间窗内待检测传感器节 点的系统参量值序列，包括： 获取在时间窗j内，j为大于等于1的整数，待检测传感器节点i的第x个系统参量的 值序列Vi，x，j:Vi，x，j=ImuptG{(j-l)Xw+a，（j-l)Xw+2a，...，jXw}}; 其中，xG[1，1]，1为系统参量的个数，w为时间窗的大小，时间窗j从时刻 (j-l)Xw+a持续到时刻jXw，a为预设时间间隔，且满足w/a为正整数；mix，t为待检测 传感器节点i的第x个系统参量在t时刻的值； 将中的元素由大到小或由小到大排序，得到v'
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算当前时间窗内任意两个所述系 统参量值序列之间的关系值，包括： 计算在时间窗j内，第x个系统参量的值序列和第y个系统参量的值序列V的关系值Ci,j(x，y):
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述跟踪当前时间窗之后的预设个数的 时间窗内所述关系值的变化幅度，包括： 通过累加和跟踪当前时间窗j之后的预设个数的时间窗内所述关系值的变化幅度，所 述关系值的变化幅度为所述累加和的变化幅度，所述累加和为Sumu+Z(x，y):
测传感器节点发生故障。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述关系值的变化幅度与预设范 围比较，若变化幅度在预设范围内，则待检测传感器节点正常，若变化幅度超出预设范围， 则待检测传感器节点发生故障，包括： 若Sun^j+Jx,y)在0值周围预设范围内波动，则从时间窗j到时间窗j+z，待检测传感 器节点i正常，若Sun^j+Jx,y)超出0值周围预设范围，则待检测传感器节点i发生故障。
【文档编号】H04W24/04GK104486786SQ201410692244
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】杨杨, 刘倩, 李文璟, 邱雪松, 高志鹏, 马桂真, 周航 申请人:北京邮电大学