一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法技术

本发明专利技术提供了一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法，属于无线传感网络技术领域，包括步骤：S1:针对不同事件建立相应模型，以准确刻画检测性能；S2:提出分布式事件检测算法及优化方法；S3:提出检测服务质量的分布式动态保障方法；S4:提出在动态休眠条件下的高可靠事件传输方法。本发明专利技术提供的一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法形成了无线传感网络低能耗分布式事件检测的若干基础理论，突破了分布式事件检测的若干关键技术，为无线传感网络实用化与产业化发展作出贡献。

A Low Energy Distributed Event Detection Wireless Sensor Network Construction Method

【技术实现步骤摘要】
一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法
本专利技术属于无线传感网络
，具体涉及一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法。
技术介绍
无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSN)是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了现代无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络扩展了人们信息获取能力，将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，在下一代网络中将为人们提供最直接、最有效、最真实的信息。无线传感网络呈现低功耗、低成本、自组织、易部署等卓越特性，不论在军事还是民事领域都具有无限广阔的应用前景，能够服务社会生活的方方面面，为各种现实问题和需求提供全新的解决方案。无线传感网络的应用可大致分为两大类：环境监测与事件检测。环境监测应用关心目标环境的各种参数，例如温度、湿度和光照度等。节点定期地采集环境信息并汇报给基站，应用的例子有野生动物栖息地研究和火山监测等。事件检测应用则关注异常事件的发生，事件是环境中的一个异常变化，例子有火灾、煤气泄露、污染排泄等。不同于环境监测，事件检测传感器网络的主要任务是捕捉事件的发生并汇报给网络基站。当用户得知异常事件发生后能够及时采取应对措施，阻止发生严重的危害。事件检测典型的应用包括森林火灾防范、环境污染防治和战场安全监控等。为实现低能耗高效率的事件检测，无线传感网络的设计与实现遇到许多新的问题和挑战。首先，事件具有随机性、不可预测性等特征，在目标区域内事件可能出现在任意地点、发生在任意时刻。第二，现实世界中事件存在差异，呈现不同的特性。第三，事件具有动态性，事件的属性可能会随时间动态变化。第四，无线传感器网络的设计必须实现低能耗，实现对目标区域实施长期有效的检测。最后，无线传感网络往往采用密集部署、冗余投放的策略，如何管理节点冗余，处理高密度部署，也是新提出的一个大挑战。因此，如何构建一种低能耗分布式事件检测无线传感器网络是其中一个重点及难点。
技术实现思路
为解决上述至少一个问题，本专利技术提供了：一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法，包括步骤：S0：对不同事件进行分析和归纳，以获取其中的共性和差异；S1:针对不同事件建立相应模型，以准确刻画检测性能；S2:提出分布式事件检测算法及优化方法；S3:提出检测服务质量的分布式动态保障方法；S4:提出在动态休眠条件下的高可靠事件传输方法；S5：通过测试平台，对理论分析结果和所设计的算法进行实际验证及性能分析。优选地，所述步骤S1具体包括步骤：S11:针对不同事件，建立相应的事件模型、检测模型和传感器网络系统模型；S12：揭示检测性能与关键系统参数之间的关系；S13：揭示检测性能与系统能耗之间的关系；所述步骤S2具体包括步骤：S21：分析在给定能耗条件下节点唤醒安排对检测性能的影响；S22：研究最优唤醒安排的复杂性；S23：设计分布式优化算法以确定节点的唤醒时刻；S24：优化系统的检测性能；所述步骤S3具体包括步骤：S31：定义事件检测服务质量；S32：提出分布式检测服务质量的保障方法；S33：动态地维护传感器网络的服务质量；所述步骤S4具体为：根据节点的动态休眠，设计针对事件检测的数据传输方法以实现高能效高可靠的事件传输服务。优选地，所述步骤S11中的所述事件模型所含属性包括空间属性和时间属性，所述空间属性包括物理大小、覆盖模式和分布特性，所述时间属性包括持续时间和时间分布。优选地，确定事件的所述物理大小的方法为：通过对所述事件的历史数据进行统计分析，利用参数估计的方法推导所述事件大小的概率分布函数以用来表示所述物理大小。优选地，确定事件的所述覆盖模式的方法为：分析所述事件的复杂程度，根据复杂程度，采用相应的形状模型以用来表示所述的覆盖模式。优选地，确定事件的所述分布特性的方法为：对事件E采用二维概率分布函数用来表示所述的分布特性，其中，所述事件E在目标区域A内的二维概率分布函数为：fE(x,y),(x,y)∈A，∫∫fE(x,y)dxdy＝1。优选地，确定事件的所述持续时间的方法为：通过对所述事件的历史数据的统计分析，推导持续时间的概率分布函数以用来表示所述的持续时间。优选地，确定事件的所述时间分布的方法为：采用泊松过程以用来表示所述的时间分布。优选地，所述步骤S23具体为：采用分布式启发式算法，使节点在确定唤醒时刻时同邻近的节点交换信息，在得知邻近时刻的基础上动态调整自身的唤醒时刻，以均匀地分布邻近节点的唤醒时刻；所述步骤S32具体为：在系统初始化后节点选择预设聚合活跃概率，通过分布式迭代的方法，所述节点逐渐降低聚合活跃概率，从而确定此时所述聚合活跃概率所对应的分布式保障方法。优选地，所述聚合活跃概率大于最小聚合活跃概率，其中，所述聚合活跃概率的定义为：预设节点处在至少一个活跃节点的有效监测距离内的概率。本专利技术提供的一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法形成了无线传感网络低能耗分布式事件检测的若干基础理论，突破了分布式事件检测的几个关键技术，为无线传感网络实用化与产业化发展作出贡献。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法流程图；图2是本专利技术提供的一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法具体步骤流程图；图3是本专利技术提供的一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法具体步骤流程图；图4是本专利技术提供的一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法具体步骤流程图；图5是本专利技术提供的一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法中的树状结构中节点层次图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。如图1-4，本专利技术提供了一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法，下面结合图1-4具体对此构建方法进行详细阐述。步骤S0：对不同事件进行分析和归纳，以获取其中的共性和差异；具体地，通过对不同事件进行分析和归纳，分析事件的形成机理和表现形式，从中抽取共性和差异，将这些共性概括选择出来，同时针对具体事件的独特差异进行记录，从而降低对所有事件的分类归纳工作量与难度。在本实施例中可以采用大数据分析等方式，按照时间、地点等各种分类依据对所有事件进行分类整理，当然也可以采用其他方法，此处不再赘述。步骤S1:针对不同事件建立相应模型，以准确刻画检测性能；具体地，包括下述步骤：S11:针对不同事件，建立相应的事件模型、检测模型和传感器网络系统模型；S12：揭示检测性能与关键系统参数之间的关系；S13：揭示检测性能与系统能耗之间的关系。在本步骤中，具体过程如下：用以表示事件的事件模型需体现事件的重要属性，包括空间和时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法，其特征在于，包括步骤：S0：对不同事件进行分析和归纳，以获取其中的共性和差异；S1:针对不同事件建立相应模型，以准确刻画检测性能；S2:提出分布式事件检测算法及优化方法；S3:提出检测服务质量的分布式动态保障方法；S4:提出在动态休眠条件下的高可靠事件传输方法；S5：通过测试平台，对理论分析结果和所设计的算法进行实际验证及性能分析。

【技术特征摘要】
1.一种低能耗分布式事件检测无线传感网络构建方法，其特征在于，包括步骤：S0：对不同事件进行分析和归纳，以获取其中的共性和差异；S1:针对不同事件建立相应模型，以准确刻画检测性能；S2:提出分布式事件检测算法及优化方法；S3:提出检测服务质量的分布式动态保障方法；S4:提出在动态休眠条件下的高可靠事件传输方法；S5：通过测试平台，对理论分析结果和所设计的算法进行实际验证及性能分析。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括步骤：S11:针对不同事件，建立相应的事件模型、检测模型和传感器网络系统模型；S12：揭示检测性能与关键系统参数之间的关系；S13：揭示检测性能与系统能耗之间的关系；所述步骤S2具体包括步骤：S21：分析在给定能耗条件下节点唤醒安排对检测性能的影响；S22：研究最优唤醒安排的复杂性；S23：设计分布式优化算法以确定节点的唤醒时刻；S24：优化系统的检测性能；所述步骤S3具体包括步骤：S31：定义事件检测服务质量；S32：提出分布式检测服务质量的保障方法；S33：动态地维护传感器网络的服务质量；所述步骤S4具体为：根据节点的动态休眠，设计针对事件检测的数据传输方法以实现高能效高可靠的事件传输服务。3.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述步骤S11中的所述事件模型所含属性包括空间属性和时间属性，所述空间属性包括物理大小、覆盖模式和分布特性，所述时间属性包括持续时间和时间分布。4.根据权利要求3所述的构建方法，其特征在于，确定事件的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈球霞，冉艳丽，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44