无线传感器网络故障诊断与连通修复研究
发布时间：2020-12-13 23:10
无线传感器网络是21世纪物联网发展的重要支撑技术,其凭借大规模、低成本、自组织和低功耗等优良特性在社会生活的各个方面发挥着重要的作用。无线传感器网络通常部署在环境比较恶劣的地区且传感器节点自身携带能量有限,导致传感器网络容易出现故障。为了使WSN稳定、可持续运行,研究无线传感器网络故障诊断与修复技术具有重要的科研价值。无线传感器节点的故障类型分为软故障和硬故障两种,节点发生软故障时能进行通信,但是感知数据不正常,而发生硬故障时,节点之间不能通信。本论文主要针对WSN中发生软故障的节点进行故障诊断,对发生硬故障的节点进行连通修复。本文研究的创新点如下:1.本文提出了一种基于节能的WSN分簇式故障诊断算法。算法在对候选簇头的可靠性验证上进行了优化:1)在选取成员节点对簇头进行可靠性诊断时,只选取簇内成员节点中剩余能量较高、通信质量较好的η个节点参与。相比传统的分簇式故障诊断算法中所有成员节点都要参与对簇头的故障诊断,这样可以减少簇内成员节点中剩余能量较少的节点在诊断中的通信次数,延长其使用寿命。2)在对参与诊断的节点的观测值的采集时考虑了环境因素的影响,引入了 3δ概率原则,有效的提高了簇...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１?ＷＳＮ系统结构??
无线传感器节点是ＷＳＮ的基本单元。每个节点都是一个小型系统，该系统具??有数据采集和处理以及无线通信功能。一般传感器节点硬件结构主要由四个模块??组成，即传感器模块，处理器模块，无线通信模块和电源模块［３５］。如图２所示为??节点硬件结构图。其中，传感器模块的主要功能是釆集数据并进行转换；处理器??模块通常负责计算和存储自身采集的数据和其他节点转发的数据；电源模块主要??为传感器节点的其它模块正常运行提供能量保障；无线通信模块主要负责接收、??转发采集的数据以及节点之间的信息传输。??萣觀！?！?「??ｙ??知器模块「??ｒ??—传感器模块?｜?－丨?无线通信模块??：丨传感器卜―＾?Ｈ?ｒ?｜｜｜?＾Ｈ收发器Ｉ?：??｜?ｉ?Ｉ?ｊ??｜?电源模块???图２?ＷＳＮ节点结构图??Ｆｉｇ２?ＷＳＮ?ｎｏｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??如下，简要介绍传感器节点的几个特性：??１．
，簇头节点负责簇成员节点的故障管理。续头节点首先行比较，验证其可靠性，然后将诊断正确的簇头在簇行扩散。传统的分布式诊断算法（ＤＦＤ）在诊断中，信，诊断能耗较大。如图３（ａ）所示，假设节点在某监测相邻节点，在对节点Ｃ进行诊断时，需要同节点Ｄ进故障检测时，与节点Ｃ又比较了一次。显然，对于高会使传感器节点之间频繁地进行数据比较，这会使得低了整个网络的使用寿命。而对于分簇式故障诊断算成簇头节点，最初在验证簇头是否可靠的阶段，簇头次通信即可，而簇头的可靠性验证又仅发生在每次分忽略；在故障诊断阶段，对同一簇内的成员节点，如图３内的所有成员节点与其通信一次就可判断自身是否故分簇式算法有效地避免了?ＤＦＤ算法的冗余计算问题，，在降低能耗方面优势较为明显。??Ａ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种在线容错和邻居协作的传感器节点故障诊断算法[J]. 魏甜甜,曾雅丽,马梦莹,陈志德. 小型微型计算机系统. 2018(12)
[2]基于邻居节点预状态的无线传感器网络故障诊断算法[J]. 马梦莹,曾雅丽,魏甜甜,陈志德. 计算机应用. 2018(08)
[3]基于改进的粗糙集和神经网络的WSN故障诊断[J]. 周奚,薛善良. 计算机科学. 2016(S2)
[4]基于RSOPNN的无线传感器网络节点故障诊断算法[J]. 李洋,高岭,孙骞,付志耀. 计算机工程与应用. 2017(09)
[5]无线传感器网络故障诊断研究[J]. 鲁义宽,李波. 激光杂志. 2016(01)
[6]基于感知数据时域特征的WSNs故障被动诊断方法[J]. 李金荣,王国英,莫路锋. 传感技术学报. 2015(07)
[7]基于簇的分布式传感器故障检测算法[J]. 杜莹,程普. 计算机工程. 2014(02)
[8]基于四边形斯坦纳树的无线传感器网络连通恢复[J]. 陈洪生,石柯. 计算机学报. 2014(02)
[9]无线传感器网络中基于空间关联性的聚类异常检测算法[J]. 张鹏,冯欣,周建国. 计算机应用研究. 2013(05)
[10]基于时间序列和神经网络的温室传感器节点故障诊断[J]. 王俊,刘刚. 中国农业大学学报. 2011(06)
硕士论文
[1]WSN中基于邻居协调的故障诊断算法研究[D]. 陈琪.苏州大学 2017
[2]无线传感器网络连接修复方法研究[D]. 曾雅丽.福建师范大学 2016
[3]基于Fermat点的无线传感器网络连通性修复算法[D]. 王颖.华中科技大学 2015
[4]层次型无线传感器网络故障检测方法研究[D]. 孙璐璐.沈阳理工大学 2015
[5]无线传感器网络事件监测系统关键技术的研究[D]. 孟祥英.哈尔滨工程大学 2014
[6]无线传感器网络故障检测代理机制的研究与实现[D]. 衣思超.沈阳师范大学 2013
[7]基于分簇算法的无线传感器网络故障诊断研究[D]. 姜少南.东北大学 2012
本文编号：2915345
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１?ＷＳＮ系统结构??
无线传感器节点是ＷＳＮ的基本单元。每个节点都是一个小型系统，该系统具??有数据采集和处理以及无线通信功能。一般传感器节点硬件结构主要由四个模块??组成，即传感器模块，处理器模块，无线通信模块和电源模块［３５］。如图２所示为??节点硬件结构图。其中，传感器模块的主要功能是釆集数据并进行转换；处理器??模块通常负责计算和存储自身采集的数据和其他节点转发的数据；电源模块主要??为传感器节点的其它模块正常运行提供能量保障；无线通信模块主要负责接收、??转发采集的数据以及节点之间的信息传输。??萣觀！?！?「??ｙ??知器模块「??ｒ??—传感器模块?｜?－丨?无线通信模块??：丨传感器卜―＾?Ｈ?ｒ?｜｜｜?＾Ｈ收发器Ｉ?：??｜?ｉ?Ｉ?ｊ??｜?电源模块???图２?ＷＳＮ节点结构图??Ｆｉｇ２?ＷＳＮ?ｎｏｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??如下，简要介绍传感器节点的几个特性：??１．
，簇头节点负责簇成员节点的故障管理。续头节点首先行比较，验证其可靠性，然后将诊断正确的簇头在簇行扩散。传统的分布式诊断算法（ＤＦＤ）在诊断中，信，诊断能耗较大。如图３（ａ）所示，假设节点在某监测相邻节点，在对节点Ｃ进行诊断时，需要同节点Ｄ进故障检测时，与节点Ｃ又比较了一次。显然，对于高会使传感器节点之间频繁地进行数据比较，这会使得低了整个网络的使用寿命。而对于分簇式故障诊断算成簇头节点，最初在验证簇头是否可靠的阶段，簇头次通信即可，而簇头的可靠性验证又仅发生在每次分忽略；在故障诊断阶段，对同一簇内的成员节点，如图３内的所有成员节点与其通信一次就可判断自身是否故分簇式算法有效地避免了?ＤＦＤ算法的冗余计算问题，，在降低能耗方面优势较为明显。??Ａ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种在线容错和邻居协作的传感器节点故障诊断算法[J]. 魏甜甜,曾雅丽,马梦莹,陈志德. 小型微型计算机系统. 2018(12)
[2]基于邻居节点预状态的无线传感器网络故障诊断算法[J]. 马梦莹,曾雅丽,魏甜甜,陈志德. 计算机应用. 2018(08)
[3]基于改进的粗糙集和神经网络的WSN故障诊断[J]. 周奚,薛善良. 计算机科学. 2016(S2)
[4]基于RSOPNN的无线传感器网络节点故障诊断算法[J]. 李洋,高岭,孙骞,付志耀. 计算机工程与应用. 2017(09)
[5]无线传感器网络故障诊断研究[J]. 鲁义宽,李波. 激光杂志. 2016(01)
[6]基于感知数据时域特征的WSNs故障被动诊断方法[J]. 李金荣,王国英,莫路锋. 传感技术学报. 2015(07)
[7]基于簇的分布式传感器故障检测算法[J]. 杜莹,程普. 计算机工程. 2014(02)
[8]基于四边形斯坦纳树的无线传感器网络连通恢复[J]. 陈洪生,石柯. 计算机学报. 2014(02)
[9]无线传感器网络中基于空间关联性的聚类异常检测算法[J]. 张鹏,冯欣,周建国. 计算机应用研究. 2013(05)
[10]基于时间序列和神经网络的温室传感器节点故障诊断[J]. 王俊,刘刚. 中国农业大学学报. 2011(06)
硕士论文
[1]WSN中基于邻居协调的故障诊断算法研究[D]. 陈琪.苏州大学 2017
[2]无线传感器网络连接修复方法研究[D]. 曾雅丽.福建师范大学 2016
[3]基于Fermat点的无线传感器网络连通性修复算法[D]. 王颖.华中科技大学 2015
[4]层次型无线传感器网络故障检测方法研究[D]. 孙璐璐.沈阳理工大学 2015
[5]无线传感器网络事件监测系统关键技术的研究[D]. 孟祥英.哈尔滨工程大学 2014
[6]无线传感器网络故障检测代理机制的研究与实现[D]. 衣思超.沈阳师范大学 2013
[7]基于分簇算法的无线传感器网络故障诊断研究[D]. 姜少南.东北大学 2012
本文编号：2915345
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