[发明专利]基于节点预状态的无线传感器故障检测算法

摘要

本发明涉及一种基于节点预状态的无线传感器故障检测算法，网络中的每个节点首先根据时间相关性的特点，通过对传感器节点历史数据的处理，对传感器节点的状态进行初步诊断，再根据节点间的空间相关性原理，通过与邻居节点所感知的数据进行比较，从而确定节点的最终状态，并将测试状态为正常的节点的状态向网络中其他节点进行扩散。当节点出现固定值故障、瞬时故障和故障率过高时都有很好的诊断率。仿真结果表明，本章所提出的故障诊断算法有效地减少了节点间的通信代价和能量消耗，从而延长了无线传感器网络的生存周期。

主权项

1.基于节点预状态的无线传感器故障检测算法，其特征在于：其包括节点状态判断方法，所述节点状态判断方法包括以下步骤：1)设传感器节点i,j在监测区域的位置坐标分别为(x_i,y_i)和(x_j,y_j)，且每个节点都可以存储l个时刻的数据，则时刻t的节点i存储l个历史数据根据节点i的历史数据对l个历史数据的均值E和方差S按如下公式进行计算：2)判断是否满足S²＝0，当满足S²＝0时，判定节点i发生固定值故障，记作T_i＝1，否则执行步骤3)；3)设定阈值θ，判断是否满足S²≤θ，当满足S²≤θ时，判定节点i状态为正常，记作T_i＝0；否则节点i状态为可能故障，记作PT_i＝1，并在节点i的邻居节点中，找到邻居节点数最大的节点j，设节点j在时刻t之前的l个感测数据为：并按如下公式进行计算：4)设定阈值θ₁，判断是否满足0＜S_j＜θ₁，当0＜S_j＜θ₁时，判定节点j的状态为可能正常，记作PT_j＝0，否则节点j的状态为可能故障，记作PT_j＝1；设定阈值θ′，节点j将t时刻的数据和可能状态PT_j发送给节点i，节点i根据接收到的信息对两个节点数据的相似性c_ij按如下公式进行计算：5)当c_ij＝1时，表示两节点数据相差较大，当c_ij＝0时，表示两节点数据相似；结合节点j的可能状态T_j和节点i,j数据的相似性c_ij对节点i的状态进行准确判定，判定规则如下：当T_ij＝0时，判定节点i的状态为正常，记作T_i＝0；当T_ij＝1时，判定节点i的状态为故障，记作T_i＝1；当时，节点i的状态可能为正常，也可能为故障，再根据T_ij＝1与T_ij＝0的个数来对节点i的最终状态进行判定。