[发明专利]基于投票策略的容错事件检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络中容错事件检测方法，尤其涉及一种基于投票策略的容错事件检测（Fault-tolerant Event Detection Algorithm based on Voting，简称FEDAV）方法。

背景技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是由一组传感器节点构成的无线自组织网络，用来实时地采集各种被监控对象的数据和信息，加以分析处理，将检测结果提供给网络的使用者。

WSN中的事件检测，就是指检测出事件发生的区域或边界。对于具有特定特征的事件（例如，森林火灾发生时，局部区域的高温，干燥等），当这类事件发生时，相应传感器的采样值会偏离正常情况的采样值。因此，若传感器的采样值达到一个事件阈值时，可以认为传感器的监测区域发生了事件，称为事件区域；否则，认为该区域无事件发生，称之为正常区域。

但是，恶劣的环境和传感器本身的不可靠性，往往导致传感器产生错误数据或噪声数据，从而影响整个网络对事件区域的检测。因此事件检测必须考虑容错处理，即在节点发生错误时，或在噪声数据的干扰下的，事件检测算法仍具有较好的检测性能。因为环境因素造成的事件或异常行为是空间相关的，而节点的故障或噪声数据则是随机不相关的，所以现有的事件检测算法的容错处理，大多依赖于传感数据的空间相关性，通过邻居节点之间交换数据进行容错，如基于Bayesian理论的容错，基于移动中位数的容错，基于移动均值的容错，基于投票的容错算法等。

基于Bayesian的容错算法（Krishnamachari B,Iyengar S.Distributed OTDS Algorithms for Fault-Tolerant Event Region Detection in Wireless Sensor Networks[J].IEEE Trans,Computers,2004,53(3):241-250）是一种经典的容错算法，虽然具有较好的容错性能，但仅仅依据和自己事件判决结果一致的邻居个数是否达到半数，或者后验概率的大小来修正自己的事件决策结果，检测准确度不高，因为在空间冗余信息不足时，如对于事件边界处的节点，容错性能较差。而基于投票策略的容错算法（Chen J,Kher S,Somani A.Distributed Fault Detection of Wireless Sensor Networks[C].Proc of the2006Workshop on Dependability Issues in Wireless Ad Hoc Networks and Sensor Networks,2006:65-71）未考虑邻居节点之间的距离因素，而不同远近的邻居节点对中心节点的容错作用是不同的。

基于空间相关性的容错处理具有很好的容错性能，但往往需要节点间频繁交换数据，能量消耗很大。而且，如果检测的数据本身包含错误，基于本地事件决策和邻居协作处理，会产生错误的检测结果。还应看到，在无线传感器网路中，每个节点具有不同的工作状态和可靠性，因此，在投票处理中，各邻居节点的投票权重也应不同。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明从节点自身数据的时间相关性出发，考虑节点内的容错处理，采用基于直方图和属性相关性的容错处理；在此基础上，基于节点间数据的空间相关性，给出一种基于投票策略的容错事件检测算法，具有事件检测效果好、容错处理效果好、且能量消耗低等优点。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

基于投票策略的容错事件检测方法，定义节点的状态如下：

Normal：表示节点S_local的监测区域内无事件发生，节点S_local未出现故障和错误；

LF：表示节点S_local可能出现故障或错误数据，用于节点S_local的本地事件判定中；

LE：表示节点S_local监测区域内可能出现事件，用于节点S_local的本地事件判定中；

Event：表示节点S_local监测区域内出现事件，用于节点S_local投票决策中；

Fault：表示节点S_local出现故障事件，且不能纠正，用于节点S_local投票决策中；