《无线传感器网络故障的诊断技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线传感器网络故障的诊断技术（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、无线传感器网络故障的诊断技术无线传感器网络是由大量传感器节点组成的，因为传感器节点 廉价和微型的特点，促使无线传感器网络对节点的利用率非常高， 尤其是在无线传感网络的监测区域，在自组织方式的参与下，以互 相协作的形式完成无线传感器的监测任务，所以其应用的前景也是 非常广阔的，但是传感器节点的工作能力是有限的，难免会发生系 统故障。无线传感器网络故障诊断的性能评价指标是以无线传感器的网 络特点和网络应用为根底制定的，其标准主要表达在诊断精度、特 殊环境诊断精度、能效性以及诊断时间四个方面。诊断精度。无线传感器故障诊断精度是诊断机制对故障最直接 的评价方式，特别是在网络平安性较高的环境中，如果不能
2、保障故 障诊断的精确度那么会导致传感器网络系统出现平安漏洞，同时意 味着此故障诊断精度的失效，诊断精度主要是以一次过程为故障诊 断的依据，分析被诊断的节点状态与实际节点状态的相符程度，诊 断精度中故障误报率和故障识别率为评价故障的两个指标。特殊环境诊断精度。无线传感器网络在特殊环境中的应用是有 特定的诊断精度的，例如自然灾害、人为破坏等特殊环境因素，由 于故障的节点在网络中的分布不均匀，可能会出现故障区域节点的 过分疏散或者是节点的过分密集等现象，普通的诊断精度是不适应 的，所以只能采取特殊环境的诊断精度对故障进行评价。能效性。受无线传感器网络能量供给方面的影响，能效性成为 故障诊断评价机制中
3、需要最先考虑的问题，能效性比拟强的故障诊 断机制可以促进网络使用寿命的延长，以便保障传感器网络监测、 计算方面能量的持续供给，与能效性有直接关系的因素有数据通 信、处理和采集三方面。诊断时间。无线传感器网络投入使用后，如需进行故障诊断需 要对传感器中节点与节点之间的关系进行协作性判断，主要是因为 节点呈现激活状态的数量比拟多，如果节点出现联系性的故障一定 会对无线传感器网络造成巨大的能耗压力，所以节点故障诊断的时 间不宜过长。无线传感器网络故障主要传感器的节点，主要表现在四个模块 上，分别为能量电池供给模块、无线网络通信模块、传感处理模块 和传感器模块，基于无线传感器网络的运行和使用，其组成元
4、件、 部件会出现各种各样的问题，如干扰通信、线路老化、电能耗损以 及接线松动等等，引发无线传感器网络发生故障。节点级别的故障主要是发生在传感器网络的节点处，大局部故 障主要是传感器的节点本身出现了问题，其又可分为节点软故障和 节点硬故障，软故障是指节点在不影响无线传感器网络运行的前提 下发生故障，只有对数据进行传送和测量时，可瞬间影响通信的故 障;硬故障是指对节点本身以及对传感器网络造成的直接损害，例如 节点本身损坏、电源布置不合理或电源能量缺乏都会造成无线传感 器网络故障。网络级别的故障是指无线传感器的节点本身是正常的，但是在 节点与节点之间的传输、协作方面上出现制约性问题，导致网络连 接异
5、常、通信受阻、信息丧失、IP偏差、非法入侵等等，此故障的 出现是直接作用于网络的，其故障的表现极其明显，而且故障出现 的速度非常快，影响范围比拟广，属于无线网络传感器网络中相对 较为敏感的故障。无线传感器网络功能级别的故障对于整体网络都是存在影响 的，如出现功能级别的故障会造成网络中聚集点不能正常接收和收 集网络中运行的全部信息，引起功能级别故障的原因主要有传感器 节点的重启、死亡和失效，链接线路故障以及路由装置故障等。数据级别的故障是指传感器节点表现正常，但是传达了错误的 数据信息，致使网络形成错误的数据感知，数据级别故障的隐蔽性 比拟强，只有经过精细的检测才可发现传感器节点传递了错误的感
6、知数据，因为即使节点感知数据传递错误，但是其本身的表现形式 是没有任何问题的，因此无形中降低了无限传感器网络的运行性 能，而且会错误的引导网络管理员检查。无线传感器网络故障诊断主要是针对其投入使用的期间，通过 对网络传递的信息进行分析，判断无线传感器网络是否发生故障， 根据故障发生的状态检测导致故障发生的根本根源，无线传感器网 络故障的诊断是一项复杂而又系统的工程工程，基于其所处的环境 以及自身运行的特点决定了故障诊断的难度，为降低诊断的难度， 一般情况在进行故障诊断时需要以传感器各个节点日常的测量数据 为主，以节点数据传输的附加信息为辅，促进故障诊断的效率。无线传感器网络故障诊断的指标为传感
7、器高质量的效劳和能量 的有效保护，而故障诊断策略的衡量指标主要有错误警报率和检测 率，其中错误报警率反应的是无效警报在诊断报告总警报中的占据 比例，错误报警率较低即可说明此次诊断结果具有较高的可信度;检 测率反应的是被检测出的故障在网络总故障中占据的比例，与错误 报告率相反，检测率越高那么说明诊断策略的有效性比拟高。目前 对无线传感器网络故障诊断技术的研究主要以传感器的故障、场景 类型为中心，对传感器节点的功能、读数故障进行探讨，分析无线 传感器网络故障的诊断技术。节点读数故障的诊断技术主要是针对无线传感器网络中错误的 测量数据，错误数据产生的情况主要有外界环境干扰导致网络受到 平安攻击、节点
8、部件的损坏等等，针对节点读数故障提出以下诊断 技术。(1)WMFDS 诊断技术。此技术主要是对传感器节点与节点之间的数据进行空间相关性的测量，越临近的节点其测量结果的 相似性越大，所以只能通过正常读数的空间关系，根据此理论提出 WMFDS 诊断方法，主要是对两节点之间的故障率、分布密度进行分 析，判断节点是否出现问题，此方法还可对相邻的节点进行加权处 理，但是此方法只可以用于具有空间相关性的节点读数上。(2)FIND 诊断技术。此技术利用无线传感器节点在监控区域具 有可持续性监测的特点，感知网络的突然事件，此节点的数据读取 可反应事件发生点到节点相对应的距离，传感器节点的信号强度与 距离是呈现
9、相反关系的，即相对距离越大，节点信号强度越弱，节 点信号的强弱变化被称为单调变化特性，所以节点的单调特性是反 应节点出现读数故障的判断标准，比方故障节点会表现出与相对距 离单调特性相反的现象。(3)CSN 诊断技术。此诊断技术是有一定局限性的，主要是以移 动设备为检测对象，利用加速器得出节点的地震运动，故障节点的 读数会存在阈值，此阈值与实际历史差距比拟大，通过计算机分析 节点比例，如出现较高阈值那么说明此节点出现了一定的问题。传感器节点网络故障主要表现在链路受环境因素的影响导致网 络可靠性降低等现象，针对传感器节点网络故障提出的诊断技术主 要有以下三种：(1) 网络软件调试法。在传感器的节点
10、中采取调试代理，利用软 件的调试命令，对节点处的网络状态进行分析，收集节点网络数 据，确定节点网络故障的。(2) 特定模型推断法。特定模型推断法主要包括两种，分布式和 集中式的方法。分布式的诊断技术是针对网络中的所有节点，利用 从局部到整体的决策方法，分布式诊断技术的代表方法有 LD2 和 TinyD2，最终通过节点网络的整合，得出诊断报告;集中式的诊断技 术是在网络节点处植入小型探测器，以便对经过节点的应用数据进 行分类、分组，但是探测器对得到信息的分析能力是非常有限的， 所以需要感知系统的参与，以此为根底进行节点网络故障的细化诊 断。(3) 无声故障诊断技术。此诊断技术在三种技术中是具有一
11、定特 殊性的，其可对无 经验故障进行有效诊断，例如AD诊断技术，即 是比拟典型的代表，通过对节点各类型诊断信息之间相关性图表的 变化，发现网络中存在的隐藏故障，即无声故障，此技术可提高故 障诊断的准确率，同时降低了故障出现的频率。综上所述，利用无线传感器故障诊断技术诊断无线传感器网络 中出现的问题，并对其进行及时有效的处理，一方面可以提高无线 传感器网络的运用效率，另一方面提高了无线传感器网络的使用 率，所以无线传感器网络的正常运行在一定程度上促进我国经济效 益和社会效益的开展和提高。综上所述，无线传感器网络在世界范围内的关注度是比拟高 的，其渗透多项科学技术，例如无线通信技术、传感器技术以及信 息处理技术等等，无线传感器的研究不管是在经济效益上还是在社 会效益上，都是具有极其重要的意义的，无线传感器有效的网络故 障诊断技术一方面可以提高无线传感器的利用效率，另一方面对能 源节约具有一定的实际价值。
