基于粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法，包括当节点感知到危险信号时，在所述节点周围建立危险域，在所述节点发生故障时，确定适应度函数，并确定所述危险域中其他节点的初始任务分担、pbest值、gbest值和相关参数；更新所述其他节点的任务分担，更新所述pbest值和所述gbest值，直至所述适应度函数达到最优状态。由此可知，本发明专利技术公开的无线传感器网络故障修复方法参与修复的空间大小根据危险域的范围而确定，减少了初始种群的样本基数，在保证结果准确性的前提下，降低无线传感器网络故障修复算法的复杂度。本发明专利技术还公开了一种无线传感器网络故障修复装置，同样能达到上述技术效果。

【技术实现步骤摘要】
基于粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法及装置
本专利技术涉及无线传感器网络领域，更具体地说，涉及一种基于粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法及装置。
技术介绍
由于多种无法回避因素的影响，导致无线传感器网络节点出现各种各样的故障，从而降低了无线传感器网络预期要达到的效果、失去应有的功能，甚至整个网络瘫痪造成严重的损失。通过对无线传感器网络即时有效的进行故障诊断，对各种异常情况故障情况给出实时准确的故障诊断报告，可以很好的预防和消除无线传感器网络中故障，同时提高无线传感器网络运行的各种可行性。通过对故障类型的准确判断，可以把故障带来的损失降低，并最终延长其使用时间。实现无线传感器网络节点的远程维护，是保障无线传感器网络提供可靠信息规划、管理节点的有效途径。在现有技术中，一般采用遗传算法对无线传感器网络的故障节点进行修复，由于遗传算法是采用交叉、变异的方法最终筛选出最优解，在样本基数很大的情况下，交叉变异就需要很多代的操作，算法比较复杂，耗时较长，不容易操作。因此，如何在保证结果准确性的前提下，降低无线传感器网络故障修复算法的复杂度是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法及装置，以降低无线传感器网络故障修复算法的复杂度，并保证结果的准确性。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案：S101：当节点感知到危险信号时，在所述节点周围建立危险域，并判断所述节点是否发生故障，若是，则进入S102；S102：确定适应度函数，并确定所述危险域中其他节点的初始任务分担、pbest值、gbest值和相关参数；S103：判断所述适应度函数是否达到最优状态，若否，则更新所述pbest值和所述gbest值，并进入S104，若是，则结束流程；S104：根据所述pbest值、所述gbest值和所述相关参数更新所述其他节点的任务分担，并进入S103。其中，若所述适应度函数为所述危险域的能量函数，则判断所述适应度函数是否达到最优状态包括：判断所述危险域的能量函数是否达到最大值。其中，所述当节点感知的危险信号时，在所述节点周围建立危险域包括：当节点检测到危险属性在单位时间内变化量超过预设的范围时，在所述节点周围建立危险域。其中，在所述节点周围建立危险域，包括：确定所述危险信号的危险等级，在所述节点周围建立与所述危险等级相对应的危险域。其中，判断所述节点是否发生故障，包括：将所述危险域中的待检测对象处理成可识别的待检测抗原；通过比较所述待检测抗原与抗体库中的抗体，判断所述节点是否发生故障。其中，所述S102之前，还包括：根据所述待检测抗原与所述抗体库中的抗体之间的亲和力更新所述抗体库。其中，所述确定适应度函数之前，还包括：判断所述节点是否为冗余节点，若否，则执行所述S102。其中，所述相关参数包括：惯性参数、认知参数和社会参数。其中，所述S104之前，还包括：更新所述惯性参数；其中，所述惯性参数随着更新所述各节点任务分担的次数的增加逐渐减小。为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复装置，包括：危险感知模块，用于当节点感知到危险信号时，在所述节点周围建立危险域，并判断所述节点是否发生故障；初始化模块，用于在所述节点发生故障时，确定适应度函数，并确定所述危险域中其他节点的初始任务分担、pbest值、gbest值和相关参数；最优判断模块，用于判断所述适应度函数是否达到最优状态，若否，则更新所述pbest值和所述gbest值，并触发节点修复模块，若是，则结束流程；所述节点修复模块，用于在所述适应度函数没有达到最优状态时，根据所述pbest值、所述gbest值和所述相关参数更新所述其他节点的任务分担，并触发所述最优判断模块。通过以上方案可知，本专利技术实施例提供的基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法，包括当节点感知到危险信号时，在所述节点周围建立危险域，在所述节点发生故障时，确定适应度函数，并确定所述危险域中其他节点的初始任务分担、pbest值、gbest值和相关参数；根据所述pbest值、所述gbest值和所述相关参数更新所述其他节点的任务分担，更新所述pbest值和所述gbest值，直至所述适应度函数达到最优状态。由此可知，本专利技术实施例提供的无线传感器网络故障修复方法通过PSO对故障节点进行修复，即将故障节点的任务分担到危险域中的其他节点上，省去了遗传算法交叉变异的过程，同时参与修复的空间大小根据危险域的范围而确定，减少了初始种群的样本基数，在保证结果准确性的前提下，降低无线传感器网络故障修复算法的复杂度。本专利技术实施例还提供了一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复装置，同样能达到上述技术效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法的流程图；图2为本专利技术实施例公开的另一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法的流程图；图3为本专利技术实施例公开的又一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法的流程图；图4为本专利技术实施例公开的一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复装置的结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法及装置，以降低无线传感器网络故障修复算法的复杂度，并保证结果的准确性。参见图1，本专利技术实施例提供的一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法的流程图。如图1所示，包括：S101：当节点感知到危险信号时，在所述节点周围建立危险域，并判断所述节点是否发生故障，若是，则进入S102，若否，则继续检测节点是否感知到危险信号；本专利技术实施例提供的故障诊断方法是基于分簇式无线传感网络的，无线传感器节点被均匀的部署在某个区域内，无线传感网络可以划分为若干个簇，每个簇内的节点包括簇头节点和普通节点，簇头节点负责协调和控制簇内的普通节点及其数据的融合，同时簇头节点之间可以通过网关通信。本专利技术实施例中的抗原和抗体的概念遵从Perelson与Oster于1979年提出的形态空间模型。在此基础上，用一个二进制字符串表示抗体Ab和抗原Ag。即定义抗原Ag是由m个特征基因组成，Ag＝{agi|i＝1,2,3,...,n}为抗原集合，每个抗原agi＝{agi1,agi2,agi3,...,agim}表示为第i个抗原。同样可以定义抗体集合：Ab＝{abi|i＝1,2,3,...,n}为抗体集合，每个抗体为ab本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法，其特征在于，包括：S101：当节点感知到危险信号时，在所述节点周围建立危险域，并判断所述节点是否发生故障，若是，则进入S102；S102：确定适应度函数，并确定所述危险域中其他节点的初始任务分担、pbest值、gbest值和相关参数；S103：判断所述适应度函数是否达到最优状态，若否，则更新所述pbest值和所述gbest值，并进入S104，若是，则结束流程；S104：根据所述pbest值、所述gbest值和所述相关参数更新所述其他节点的任务分担，并进入S103。

【技术特征摘要】
1.一种基于免疫危险理论和粒子群算法的无线传感器网络故障修复方法，其特征在于，包括：S101：当节点感知到危险信号时，在所述节点周围建立危险域，并判断所述节点是否发生故障，若是，则进入S102；S102：确定适应度函数，并确定所述危险域中其他节点的初始任务分担、pbest值、gbest值和相关参数；S103：判断所述适应度函数是否达到最优状态，若否，则更新所述pbest值和所述gbest值，并进入S104，若是，则结束流程；S104：根据所述pbest值、所述gbest值和所述相关参数更新所述其他节点的任务分担，并进入S103。2.根据权利要求1所述的无线传感器网络故障修复方法，其特征在于，若所述适应度函数为所述危险域的能量函数，则判断所述适应度函数是否达到最优状态包括：判断所述危险域的能量函数是否达到最大值。3.根据权利要求2所述的无线传感器网络故障修复方法，其特征在于，所述当节点感知的危险信号时，在所述节点周围建立危险域包括：当节点检测到危险属性在单位时间内变化量超过预设的范围时，在所述节点周围建立危险域。4.根据权利要求3所述的无线传感器网络故障诊断方法，其特征在于，在所述节点周围建立危险域，包括：确定所述危险信号的危险等级，在所述节点周围建立与所述危险等级相对应的危险域。5.根据权利要求4所述的无线传感器网络故障修复方法，其特征在于，判断所述节点是否发生故障，包括：将所述危险域中的待检测对象处理成可识别的待检测抗原；通过比较所述待检测抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：许亮，黄华，汪明，何小敏，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44