[发明专利]一种识别无线传感器网络中错误测量值的方法

说明书

本发明公开了一种识别无线传感器网络中错误测量值的方法，该方法首先通过训练历史测量数据获得传感器节点之间的线性模型；对于相邻传感器节点新采集的测量值，检验它们是否符合该线性模型，即确定相邻节点之间连接边的状态；然后，利用连接边的状态确定传感器节点的初始状态；最后，结合连接边的状态和传感器节点的最新状态对传感器节点的状态概率进行迭代计算，从而确定传感器节点的当前测量值是否存在错误。该方法充分利用了同一传感器节点测量值间的时间相关性和相邻传感器节点测量值之间的空间相关性，相比于现有技术的单一检测更加稳定可靠，可以快速准确的识别出无线传感器网络中的错误测量值，且不需要依赖工作人员的专业背景知识。

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术应用领域，涉及一种识别无线传感器网络中错误测量值的方法。

背景技术

无线传感器网络是由大量低成本微型传感器节点组成，其目的是感知、采集和处理外界环境中的各种数据信息，在环境监测和灾难预警等领域发挥着重要作用。无线传感器对测量数据的准确性和可靠性的要求非常高，但是实际部署的无线传感器网络节点通常会产生错误的测量值，原因主要有：

(1)由于传感器节点资源有限，特别是电池供电的情况下，在经历较长时间运行后，电池不足可能导致传感器节点采集的测量值精度有较大程度的下降，甚至出现偏离实际情况的错误测量值；

(2)外界环境干扰也可能影响到传感器的测量准确性。传感器节点通常需要直接暴露在外界环境中，因此容易受到环境因素的干扰，从而导致传感器节点产生偏离实际情况的错误测量值。

这些错误的测量值增加了无线传感器网络的通信开销，浪费了有限的能量。更严重的是这些错误测量值可能导致错误的判断，严重影响了无线传感器网络的系统工作性能。例如监测火灾的传感器网络发生误报的后果是非常严重的。

为了识别无线传感器网络错误测量值，之前的方法通常利用时间序列或空间序列来判别异常数据，但是忽略了测量数据之间同时存在空间关联性和时间关联性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，如何自动识别出传感器网络中的错误测量值，提高传感器网络采集数据的准确性。

一种识别无线传感器网络中错误测量值的方法，包括以下几个步骤：

S1：利用无线传感器网络中相邻传感器节点的历史测量数据训练获得传感器节点之间的测量值线性模型；

S2：确定传感器节点之间的连接边的状态；

将无线传感器网络中各传感器节点的当前测量值代入S1获得的对应传感器节点测量值线性模型中，依据线性模型的输出结果，判断各传感器节点是否符合对应相邻传感器节点的线性模型，从而确定各相邻传感器节点之间的连接边的状态，若符合，则对应相邻传感器节点之间的连接边初始状态为0，否则，为1；

S3：依据连接边的状态，采用投票机制对各传感器节点的初始状态进行确定；

所述传感器节点的初始状态为0或1，其中，0表示传感器节点测量正确，1表示传感器节点测量错误；

S4：利用各相邻传感器节点之间连接边的状态以及各传感器节点的初始状态，对传感器节点的两种状态概率均进行迭代计算，每次迭代过程中以状态概率较大值对应的状态作为传感器节点的最新状态，如果迭代过程中有传感器节点状态发生了改变，则重复此迭代过程，直到所有传感器节点状态不再变化后，依据节点的最新状态识别传感器节点的当前测量值是否存在错误。

所述S4中的每个传感器节点状态概率迭代计算公式为：