[发明专利]基于人工免疫系统的无线传感器网络故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于人工免疫系统的无线传感器网络故障诊断方法，属于人工免疫系统和无线传感器网络故障诊断领域。

背景技术

无线传感器网络(WSNs)是由大量自由分布的、具有计算和通信功能的传感器节点通过自组织方式协同通信以完成特定功能的智能网络系统，具有高可靠、易部署和可扩展等优点，广泛应用于国防军事、安全反恐、环境监测、交通管理、医疗卫生和工业生产制造等领域，是21世纪四大高新技术之一。美国DARPA启动SensIT(Sensor Information Technology)计划，建立一个用以监测光学、温度、湿度等物理量的网络系统；美国加州大学伯克分校Intel实验室与大西洋学院联合在大鸭岛上部署了一个多层次的传感器网络系统，用来监测岛上海燕的生活习性；建筑物状态监控(structure healthy monitoring，SHM)是利用传感器网络来监控建筑物的安全状态；美国NASA的JPL(Jet PropulsionLaboratory)实验室研制Sensor Webs为火星探测技术进行较好的技术准备。以上研究表明，无线传感器网络是当前国际研究的重点方向之一，具有明显的应用潜力。然而，由于无线传感器网络工作环境通常较为复杂，不确定性因素很多，传感器节点容易受到外界干扰而产生故障，影响正常工作，严重的还会引发事故。NASA曾经被迫放弃航天飞机发射计划，其原因就是发现安装在航天飞机上的一个无线传感器节点出现故障，因此，对无线传感器网络进行故障诊断是十分必要的。

从九十年代后期起，国外开展了这一领域的研究。Marzullo首次提出了以数据为中心的传感节点故障检测思想，然而，由于节点数量巨大，受到攻击后数据易丢失，所以它不能应用在大规模传感网络环境；Farinaz提出了一种以消耗巨大能量为代价的多模态传感节点故障检测机制，而无线传感节点能量受限，此机制也不适宜无线传感网络；近来，Krishnamachari等提出了一种基于最短路径支撑树结构的传感节点故障检测方法，它是通过判断簇头的特征来判断节点性能，对簇头节点依赖性很强，实现起来困难较大。有鉴于此，寻找一种准确、实时、可靠的故障诊断方法对于无线传感器网络的工程实际推广应用具有十分重要的意义。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提出一种基于人工免疫系统的无线传感器网络故障诊断方法。

技术方案：本发明基于人工免疫系统的无线传感器网络故障诊断方法，包括如下步骤：

A.)启动无线传感器网络、初始化传感器节点，采用TinyOS发送采集命令；

B.)传感器节点执行采集命令并将采集的监测对象的数据和传感器节点本身能耗信息反馈给簇头节点；

C.)簇头节点将步骤B所述的监测对象的数据融合成数据包，簇头节点并将数据包和步骤B所述的传感器节点本身能耗信息经过基站发送给计算机；

D.)采用计算机读取步骤C所述的数据包中监测对象数据值的大小并以读取的监测对象数据信息、传感器节点本身能耗信息以及监测对象数据融合构成的数据包大小信息构建数据库，数据库包括两种模式即正常输入模式和故障输入模式，数据库的构建如下：

无线传感器网络的传感器节点数为N，正常输入模式的模式数为a，已知故障输入模式的模式数为b，正常输入模式时的数据包大小为rp、传感器节点能耗为re、监测对象的数据为rt，已知故障输入模式时的数据包大小为fp、传感器节点能耗为fe、监测对象的数据为ft，则正常输入模式和已知故障输入模式分别表示为：