专利名称：一种基于特征选择的传感网络异常检测方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感网络诊断技术领域，尤其涉及一种基于特征选择的传感网络异常检测方法和装置。
背景技术：
传感网络是大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作的感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。这种技术的显著优点是可以低成本的感知、监控各种复杂环境。传感网络具有相当广泛的应用前景，并已经在环境监控、建筑物安全监控、物流、军事战场、森林生态监测等多个领域中获得了广泛的应用。 传感网络的主要组成部分包括传感器节点(Sensor Node)和基站节点(SinkNode)。通常，传感器节点通过无线多跳自组织形式形成通信网络，将所采集的数据传回基站。每一个传感器节点由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块(电池、DC/AC能量转换器)等组成。网络管理和异常检测是决定无线传感器网络能否可靠运行的关键问题。目前，多数的异常和错误检测都依赖于无线传感器网络数据的收集，从数据包分析得出异常方法的原因。而这些异常检测方法主要包括通过决策树定位错误的发生，被动的利用观测到的数据进行模型的推理等。无论是主动的收集还是被动的监测都需要收集信息，而网络中的大量冗余信息的存在使得这些检测系统检测异常时的代价相对较高，我们通过特征选择的方法使得网络的冗余信息大量减少，使得选择后的数据集可以代表目前网络的运行状态，并确定选择后的代表性属性特征集的变化可以反映网络异常的产生情况。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于特征选择的传感网络异常检测方法和装置，可以大大减少异常检测的开销，同时可以和传统传感网络诊断工具很好的融合。为达此目的，本发明采用以下技术方案一种基于特征选择的传感网络异常检测方法，该方法包括将收集的特征属性根据基于相关系数的准则进行排序；根据基于相关系数的特征选择计算结果进行代表性特征属性集的选取；通过交叉验证证明所选的代表性特征属性集的可靠性，所述代表性特征属性集用于代表系统的运行状态。所述将收集到的特征属性根据基于相关系数的准则进行排序进一步包括对收集的特征属性的属性值进行负值去除的预处理；利用预处理后的属性值计算不同特征属性之间的相关系数；根据相关系数以及预设的排序准则，对特征属性进行排序。
不同特征属性之间的相关系数
权利要求
1.一种基于特征选择的传感网络异常检测方法，其特征在于，该方法包括 将收集的特征属性根据基于相关系数的准则进行排序； 根据基于相关系数的特征选择计算结果进行代表性特征属性集的选取； 通过交叉验证证明所选的代表性特征属性集的可靠性，所述代表性特征属性集用于代表系统的运行状态。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述将收集到的特征属性根据基于相关系数的准则进行排序进一步包括 对收集的特征属性的属性值进行负值去除的预处理； 利用预处理后的属性值计算不同特征属性之间的相关系数； 根据相关系数以及预设的排序准则，对特征属性进行排序。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，不同特征属性之间的相关系数pifi'f,) —....... 其中，fi和&分别表示两个特征属性，coy表示协方差，var表示标准差。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据基于相关系数的特征选择计算结果进行代表性特征属性集的选取进一步包括 取排序后的前k个特征属性作为初始特征属性集，计算所述初始特征属性集与其余特征属性之间的相关系数，以及这k个特征属性之间的相关系数； 计算所述特征属性集内的每个特征属性与所述特征属性集之间的相关系数，根据结果对每个特征属性予以删除或添加。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算特征属性集内的每个特征属性与所述特征属性集之间的相关系数的计算公式为krtf 其中表示特征属性与所述特征属性集之间的平均相关系数；rlk = p(fk,fk),表示不同特征属性之间的平均相关系数；F表示当前选定的特征属性集。
6.一种基于特征选择的传感网络异常检测装置，其特征在于，包括 排序模块，用于将收集的特征属性根据基于相关系数的准则进行排序； 选取模块，用于根据基于相关系数的特征选择计算结果进行代表性特征属性集的选取； 验证模块，用于通过交叉验证证明所选的代表性特征属性集的可靠性。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述排序模块进一步包括 预处理子模块，用于对收集的特征属性的属性值进行负值去除的预处理； 第一运算子模块，用于利用预处理后的属性值计算不同特征属性之间的相关系数； 排序子模块，用于根据相关系数以及预设的排序准则，对特征属性进行排序。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述选取模块进一步包括 第二运算子模块，用于取排序后的前k个特征属性作为初始特征属性集，计算所述初始特征属性集与其余特征属性之间的相关系数，以及这k个特征属性之间的相关系数；特征选择子模块，用于计算所述特征属性集内的每个特征属性与所述特征属性集之间 的相关系数，根据结果对每个特征属性予以删除或添加。
全文摘要
本发明公开了一种基于特征选择的传感网络异常检测方法，该方法包括将收集的特征属性根据基于相关系数的准则进行排序；根据基于相关系数的特征选择计算结果进行代表性特征属性集的选取；通过交叉验证证明所选的代表性特征属性集的可靠性，所述代表性特征属性集用于代表系统的运行状态。基于特征选择的异常检测不仅有简单、高效、易于实现的特性；还可以作为一个可融合组件与其他传感网络诊断工具进行整合。本发明还公开了一种基于特征选择的传感网络异常检测装置。
文档编号H04W24/00GK102761888SQ20121025366
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者何源, 刘云浩, 刘克彬, 李 瑞, 赵季中 申请人:无锡儒安科技有限公司