[发明专利]一种基于两层架构的传感器网络事件检测方法

说明书

本发明公开了一种基于两层架构的传感器网络事件检测方法，其检测方法如下：假设网络由很多低价的节点构成，在部署后所有的节点都是静止的，每个节点知道自己的位置信息，整个网络从逻辑上被划分成网格，一个网格形成一个簇，根据节点的剩余能量为每个簇选择一个簇头，每个节点有一个唯一的ID，有一系列的邻居节点；如果2个节点距离小于或等于通讯距离，他们就是邻居；如果有监听链路，节点在临近的网格也有可能是邻居；每个节点都可以直接或者间接向簇头报告，然后簇头可以利用树状路由向基站报告。本发明在体现较高检测率的同时，能够保持较低的误报率,在事件探测精确和误报率方面达到良好平衡，也可以有效延长网络生命周期。

技术领域

本发明涉及网络事件检测技术领域，尤其涉及一种基于两层架构的传感器网络事件检测方法。

背景技术

无线传感器网络是由大量传感器节点以分布式的方式构成的网络(以下简称传感器网络)。传感器网络结合了传感器、计算机、通讯等技术，可以方便的进行数据采集、处理和传输。目前传感器网络已经在智能交通、智能农业、环境监测和军事等领域得到广泛应用。

相比传统网络，传感器网络具有以下特点：1)大规模部署。传感器网络往往大规模部署在难以到达的复杂环境中，如森林、水底等。复杂的环境和低廉的价格导致节点容易失效或者产生错误读数，因此在设计算法时应考虑容错问题。2)自组织。节点部署后通过自组织算法与周围节点进行通信，自组织形成一个网络。网络运行过程中，节点可能会出现故障，这就要求网络具有自适应性，可以动态的配置和管理。

如上所述，传感器网络是比较脆弱的，由于攻击、干扰等，节点会产生错误读数，从而误报事件的发生。如何在进行事件探测的同时分辨出误报，是需要解决的关键问题。由于节点电池难以更换，因此节省能量是设计算法时需要考虑的重要因素。

错误读数是随机产生的，没有关联的，而事件发生是有空间关联性的，一定区域内的节点都会检测到事件。当前已经有一些容忍错误的事件探测算法，有基于邻居的，也有基于聚簇的。在传感器网络节点部署比较密集，传感器节点的度比较高的情况下，基于邻居的算法可以达到较好性能。基于簇的算法，可以更好的使用资源，可以更好的利用聚集的方式减少网络开销，但是如果一个事件发生的区域比较小，而且跨多个簇，就很难设置合适的阈值。所以在探测精确率和误报率之间需要达到一个平衡。

基于此本发明提出一种基于两层架构的传感器网络事件检测方法TLEDA，利用临近节点的空间相关性，给予临近的监测到事件的节点更多的权重，以有效区分事件和误报；利用簇头判断事件是否发生，避免将数据都传回基站，可以进一步减少通讯开销。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于两层架构的传感器网络事件检测方法。

本发明提出的一种基于两层架构的传感器网络事件检测方法，其检测方法如下：

假设网络由很多低价的节点构成，在部署后所有的节点都是静止的，每个节点知道自己的位置信息，整个网络从逻辑上被划分成网格，一个网格形成一个簇，根据节点的剩余能量为每个簇选择一个簇头，每个节点有一个唯一的ID，有一系列的邻居节点；如果2个节点距离小于或等于通讯距离，他们就是邻居；如果有监听链路，节点在临近的网格也有可能是邻居；每个节点都可以直接或者间接向簇头报告，然后簇头可以利用树状路由向基站报告；

当节点v_i检测到一个异常，其向邻居节点发送1，v_i统计收到1的数量并包含自己的，统计的目的是给具有较高的s_i的节点更多的权重，另外节点的度di也是非常重要的衡量指标，1个节点的贡献我们用w_i2^Si-1来衡量，其中w_i代表权重，