【技术实现步骤摘要】
基于移动充电传感器的无线传感器故障检测方法
本专利技术涉及无线传感器
,尤其涉及一种基于移动充电传感器的无线传感器故障检测方法。
技术介绍
一个无线传感器节点主要由传感器模块、CPU模块、无线通信模块和电源模块4部分组成,其中,传感器模块主要用来感知数据,CPU模块的作用是处理、计算数据,无线通信模块保证传感器节点与其他传感器节点进行通信,电源模块携带有限的能量为传感器节点提供能量。若干个无线传感器节点随机地部署在待检测的特定区域内,节点间以自组织的形式连接形成无线传感器网络。无线传感器网络可看作一个无向图G(v,e),其中G(v)为所有的传感器节点的集合,G(e)是网络中边的集合。若eij∈G(e),则表明节点i,j之间可以相互通信。在无线传感器网络中,若eij∈G(e),则eji∈G(e)。节点间能否相互通信取决于节点间的欧几里得距离。假设传感器节点i,j在监测区域的位置坐标分别为(xi,yi),(xj,yj),节点i,j之间的欧几里得距离为当dij小于或等于传感器节点的传输半径R时,则有eij∈G(e)。传感器节点每经过Δt时间进行一次数据采集,并将数据存储到自身的内存中。假设每个传感器节点可存储l个感知数据,在t时刻,传感器节点i存储的数据为当无线传感器网络中故障率较高时,现有的故障检测算法虽然能够一定程度的故障诊断精度,但在无线传感器网络中,传感器节点的电池寿命很大程度上决定了无线传感器网络的生存周期。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种设计合理,结构简单,故障诊断精确度高,能量消耗少的基于移动充电传感器的无线传感器故障检测方法。为实现 ...
【技术保护点】
1.基于移动充电传感器的无线传感器故障检测方法,其特征在于:其先采用最小簇均匀分簇算法对整个无线传感器网络进行均匀分簇,使每个簇中的簇成员节点个数都相同,且分簇之后的簇头个数最少,每个簇的簇头通过广播的方式告知簇成员节点提交感知数据,簇成员节点接收到广播消息后将自身感知数据发送给簇头,再采用故障检测算法,簇头对自身感知数据以及接收到的感知数据进行分析计算,得到簇内所有节点的状态信息,并进行存储,最后规划最短路径,利用移动充电传感器按照最短路径移动,以对每个簇的簇头进行充电并将簇头所存储的状态信息反馈到基站。
【技术特征摘要】
1.基于移动充电传感器的无线传感器故障检测方法,其特征在于:其先采用最小簇均匀分簇算法对整个无线传感器网络进行均匀分簇,使每个簇中的簇成员节点个数都相同,且分簇之后的簇头个数最少,每个簇的簇头通过广播的方式告知簇成员节点提交感知数据,簇成员节点接收到广播消息后将自身感知数据发送给簇头,再采用故障检测算法,簇头对自身感知数据以及接收到的感知数据进行分析计算,得到簇内所有节点的状态信息,并进行存储,最后规划最短路径,利用移动充电传感器按照最短路径移动,以对每个簇的簇头进行充电并将簇头所存储的状态信息反馈到基站。2.根据权利要求1所述的基于移动充电传感器的无线传感器故障检测方法,其特征在于:所述最小簇均匀分簇算法的步骤如下:A1)假设无线传感器网络中有n个传感器节点,构成集合X={x1,x2,...,xn},并假设无线传感器网络中的平均节点度为d;A2)计算每个节点的d个邻居节点加入该节点的邻居集合S中,得到由n个传感器节点的邻居集合所构成的候选簇头集合N={S1,S2,...,Sn};A3)采用大步贪心算法从候选簇头集合N={S1,S2,...,Sn}中找到个数最少的最小簇集合C={St1,St2,...,Sth},其中th≤n,且满足得到3.根据权利要求1所述的基于移动充电传感器的无线传感器故障检测方法,其特征在于:所述故障检测算法的步骤如下:B1)假设簇中的每个节点都可以存储l个时刻的感知数据,并且每个节点在收到簇头提交感知数据的广播之后都将l个历史数据发送给簇头;B2)设定需判定状态的节点i的l个历史数据为簇头计算节点i的l个历史数据的均值Ei与方差S2,并设定均值阈值为θ1,方差阈值为θ2,计算公式如下:若方差S2=0,则判定节点i的状态为故障,记做Ti=1,否则再判断是否满足Ei≤θ1且S2≤θ2,若是,则判定节点i的状态为正常,记做Ti=0,若否,则判定节点i的状态为可能故障,记做PTi=1;B3)簇头检测步骤B2)中是否有状态判定为正常的节点i,若是,则执行步骤B4),若否,则执行步骤B5);B4)簇头将正常节点i的状态通过基于距离加权的节点相似性进行扩散至簇内其它节点j,并计算传感器节点间的相似性ES,设定阈值为θ3,计算公式如下:其中,dij为节点i,j之间的欧几里得距离;若ES<θ3,表明节点j与节点i数据相似,则判定节点j的状态为正常,否则判定节点j的状态为故障;B5)重复步骤B2),簇头逐个计算簇内其余节点的均值和方差以判定其状态,若簇头计算完簇内所有节点的均值和方差后,都未能检测到有状态判...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈志德,马梦莹,龚平,郑金花,许力,黄欣沂,
申请(专利权)人:福建师范大学,
类型:发明
国别省市:福建,35
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