无线传感器网络节点实时故障检测方法与系统实现

摘要

无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)作为一种多专业领域融合的新兴传感器网络技术,正引起越来越多的科研人员和专业机构的关注。WSN主要任务是对目标区域进行数据采集和信息处理,并以无线传输方式传送至监控者,其通常大规模部署在不受控,恶劣甚至敌对的环境,节点各个部件发生故障的概率要比其他检测系统高得多。因此为了提高网络的稳定性,对无线传感器网络故障检测算法的研究是至关重要的。
　　针对目前大部分故障检测算法将发生故障的节点都作为故障节点进行处理而降低了网络整体性能的问题,本文提出了针对无线传感器网络节点部件的混合式实时故障检测算法。该算法将集中式与分布式检测算法相结合,首先利用邻居节点信息分析算法对传感部件故障和接收电路故障进行识别,然后根据电源故障检测法和心跳信息法对电源故障以及处理部件故障和发送电路故障进行识别,最终实现节点各部件故障的实时监测。并在完成故障检测基础上对发生了故障的节点进行简单分类,提高了网络节点的利用率和网络的整体性能。同时为了达到将算法应用于实际故障检测的目的,本文在NS-2仿真软件平台上对实时监测算法进行分步仿真,仿真结果表明了在同一传感区域中,节点的数量与算法检测准确性以及能源消耗的关系。为网络实际故障检测系统的设计提供了理论支持。
　　最后在混合式实时故障检测方法基础上设计了无线传感器网络节点故障检测实验系统,构建了节点硬件和软件故障检测平台,其中软件平台包括传感器节点软件和Sink节点软件,前者主要负责数据信息的采集以及部分故障状态的检测识别,而后者负责各类软硬件的初始化以及数据和故障状态信息的传输。同时在硬件平台和 Visual Studio2005软件平台上实现上位机数据处理以及节点故障分类和显示功能,对网络中各节点的健康状态进行有效监控和管理。

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第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 无线传感器网络故障检测技术

2.1容错技术

2.2 故障模型

2.3 节点故障检测

2.4 分布式故障检测方法

2.5 本章小结

第三章 WSN混合式实时故障检测方法分析及仿真

3.1 混合式实时故障检测与诊断方法的分析

3.2 混合式实时故障检测算法和模型

3.3 故障节点类别分组

3.4 故障检测路由算法

3.5仿真及结果分析

3.6本章小结

第四章 无线传感器网络故障检测实验系统

4.1系统组成及工作原理

4.2节点故障检测软件

4.3 Sink节点监控软件

4.4 上位机数据管理软件

4.5 节点状态显示界面

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢