基于数据相关性的无线传感器网络容错事件检测算法研究

发布时间：2017-05-23 09:24

  本文关键词：基于数据相关性的无线传感器网络容错事件检测算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,无线传感器网络已经成为一个在国际上备受关注的热门研究领域。无线传感器网络的主要应用包括数据采集和事件检测等,其中,事件检测技术在近年来受到越来越多研究者的青睐。无线传感器网络的自身特性要求事件检测方法具有一定的容错性能。容错事件检测需要考虑事件检测和容错处理两个方面,使算法具有较高的事件检测性能的同时,也能具有较高的容错性能。之前的相关研究主要集中在利用传感器节点感知数据的空间相关性,通过与邻居节点交换检测数据进行容错,该类方法由于需要节点间频繁通信以交换初始检测结果,所以会产生较多的能量消耗。本文在现有基础上进一步研究了无线传感器网络中的容错事件检测算法。主要的研究工作如下:(1)提出一种基于时间相关性容错事件检测算法。与已有工作不同,该算法通过比较当前检测窗口读数序列的截尾均值和事件阈值进行时间相关性预处理,然后计算读数序列中超过事件阈值的读数个数并与时间相关性容错检测阈值比较,以实现容错事件检测。该算法不依赖邻居节点的检测结果,因此不受节点所处位置的影响。另外,该算法除了节点自身的数据采集和运算外,仅需发送检测结果到汇聚节点或基站,无需与邻居节点交换检测数据,能量损耗大大降低。实验结果表明,该算法能够有效的降低瞬时性节点错误对检测结果的影响。(2)针对基于时间相关性的容错事件检测算法无法较好的处理节点永久性故障的问题,提出一种基于空间相关性的容错事件检测算法。该算法在传统的基于空间相关性的容错事件检测算法的基础上引入了一种故障节点处理机制,主动忽略永久性故障节点的检测结果,在有效提高事件检测精度的同时,能量消耗也得到了一定程度的抑制。实验的结果表明,该算法相比传统的基于空间相关性的容错事件检测算法,拥有更高的事件有效检测率和更低的事件误报率。(3)为了进一步提高算法的事件检测精度和容错处理性能,提出了一种基于传感器节点感知数据的时空相关性的容错事件检测算法。算法首先在本地节点处对初始检测结果进行基于时间相关性的容错处理以得到自身的节点状态,然后利用空间相关性容错检测算法得到最终的事件检测结果。实验的结果表明,该算法相比同类算法拥有更好的事件检测精度和容错处理性能。
【关键词】：无线传感器网络 容错事件检测 时空相关性 故障节点处理
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9-13
• 1.1.1 无线传感器网络概述9
• 1.1.2 无线传感器网络的特点9-11
• 1.1.3 无线传感器网络节点数据相关性11-12
• 1.1.4 无线传感器网络中的事件检测12-13
• 1.2 研究内容13
• 1.3 论文结构安排13-15
• 第2章 无线传感器网络中的容错事件检测15-23
• 2.1 事件检测概述15-16
• 2.2 无线传感器网络中的容错事件检测算法16-21
• 2.2.1 集中式网络的容错事件监测算法16-17
• 2.2.2 分布式网络容错事件检测算法17-20
• 2.2.3 容错事件检测算法的研究难点20-21
• 2.3 本章小结21-23
• 第3章 基于时间相关性的容错事件检测23-35
• 3.1 时间相关性理论基础23-24
• 3.2 基于时间相关性的容错事件检测算法24-26
• 3.2.1 问题模型24
• 3.2.2 符号定义24-25
• 3.2.3 算法框架25-26
• 3.2.4 算法流程26
• 3.3 事件阈值确定26
• 3.4 检测数据预处理26-28
• 3.5 容错阈值C与时间窗. L的分析28-29
• 3.6 算法能耗分析29
• 3.7 仿真实验29-33
• 3.7.1 算法性能指标29-30
• 3.7.2 参照算法分析30
• 3.7.3 实验数据设计30-32
• 3.7.4 算法性能比较32-33
• 3.8 本章小结33-35
• 第4章 基于空间相关性的容错事件检测35-45
• 4.1 空间相关性理论基础35
• 4.2 基于空间相关性的容错事件检测算法35-39
• 4.2.1 问题描述35-36
• 4.2.2 符号定义36-37
• 4.2.3 算法框架37-38
• 4.2.4 算法流程38-39
• 4.3 故障节点屏蔽机制39-40
• 4.4 仿真实验40-43
• 4.4.1 算法性能指标40-41
• 4.4.2 参照算法分析41
• 4.4.3 实验数据设计41-42
• 4.4.4 算法性能比较42-43
• 4.5 本章小结43-45
• 第5章 基于时空相关性的容错事件检测45-59
• 5.1 基于时空相关性的容错事件检测算法45-49
• 5.1.1 问题描述45
• 5.1.2 符号定义45-46
• 5.1.3 算法框架46-47
• 5.1.4 算法描述47-49
• 5.2 仿真实验49-57
• 5.2.1 算法性能指标49-50
• 5.2.2 参照算法分析50
• 5.2.3 实验数据设计50-52
• 5.2.4 算法性能比较52-57
• 5.3 本章小结57-59
• 结论59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间获得的研究成果65-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 曹冬磊;曹建农;金蓓弘;;一种无线传感器网络中事件区域检测的容错算法[J];计算机学报;2007年10期

2 姜旭宝;李光耀;连朔;;基于变宽直方图的无线传感器网络异常数据检测算法[J];计算机应用;2011年03期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 许嘉;李芳芳;吕雁飞;谷峪;于戈;;无线传感器网络中一种基于权重模型的高效事件检测技术[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2007年

  本文关键词：基于数据相关性的无线传感器网络容错事件检测算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：387520