基於故障自診斷的無線感測器網路可靠性保障研究

《基於故障自診斷的無線感測器網路可靠性保障研究》是依託西安電子科技大學，由馮海林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於故障自診斷的無線感測器網路可靠性保障研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馮海林
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

無線感測器網路是眾多領域高度關注的前沿課題，故障自診斷機制是其可靠性保障的關鍵技術之一。本項目以可靠性數學、隨機幾何、隨機過程、數據建模與推理等為理論工具，以計算機仿真為驗證手段，構建無線感測器網路故障自診斷的新模型、理論與方法，以保障網路在各環境下的運行可靠性。通過分析感測器節點的分布規律與無線連線的特性，建立無線感測器網路動態拓撲的理論模型；通過分析網路中故障的來源、物理條件、表象、故障數據等，建立無線感測器網路的各類故障的分析模型，以獲取各類故障的發生率和故障判據標準；針對無線感測器網路的動態拓撲，研究各類故障的可診斷性與可診斷條件，以構建網路故障自診斷的理論依據；設計網路動態拓撲結構下的故障自診斷模型和算法，並通過計算機仿真實驗進一步完善故障自診斷算法；通過提取可診斷性好的網路特徵量，構建具有故障可診斷的網路拓撲以實現網路拓撲可靠性。立項內容迫切新穎，構思有創新，具有重要理論意義。

結題摘要

無線感測器網路是套用於工業、農業、軍事、醫學等眾多領域的自組織網路系統，故障診斷機制與可靠性提高策略是保障網路在各種環境下正常運行的關鍵技術。本項目以可靠性數學、隨機幾何、隨機過程、數據推理與分析、最佳化等為理論工具，以計算機仿真為驗證手段，構建無線感測器網路故障自診斷的新模型、理論與方法，以保障網路在各種環境下的運行可靠性。根據項目研究計畫，本項目研究了無線感測器網路動態拓撲結構及其模型的構建，研究了基於不同套用需求下的拓撲模型；研究和探索了無線感測器網路中的故障診斷模型和診斷算法，研究了基於感測數據的異常值檢測算法，其中包括存在惡意攻擊情況下的故障節點的檢測算法。研究了無線感測器網路的可靠性保障問題，包括感測器網路的可靠性和數據傳輸可靠性。另外本項針對感測器網路一些套用領域，研究了基於生存數據異常值檢測的統計診斷理論、最佳化算法、數據樣本抽樣方案以及基於風機感測數據的建模和分析等。 按照研究計畫所制定的研究目標，本項目建立了不同套用需求下無線感測器網路動態拓撲模型；建立了針對無線感測器網路中不同故障來源和故障表象下的故障診斷模型與故障診斷算法；給出基於PMC故障模型下的系統級的故障診斷算法；提出了幾種感測器網路數據的異常值檢測算法；提出了針對生存數據的異常值檢測統計診斷方法；提出了幾種感測器網路可靠性與數據傳輸可靠性的分析模型與算法；建立了感測器網路壽命分析的數學模型，以計算機仿真實驗為手段驗證了所提出的模型、算法的有效性；同時建立了具體套用背景下的感測數據及其相關問題的理論分析模型。 項目的研究對於保障無線感測器網路在各個領域套用中的可靠運行提供重要的決策依據，為管理感測器網路和感測數據的可靠性、最佳化網路結構等具有重要的意義。