無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中故障容忍的事件定位算法研究.pdf

1、微電子技術(shù)、計算技術(shù)和無線通信等技術(shù)的進(jìn)步，推動了低功耗多功能傳感器的快速發(fā)展，使其在微小體積內(nèi)能夠集成信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等功能。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用在人們生產(chǎn)、生活的各個方面。例如，環(huán)境監(jiān)測，軍事應(yīng)用，醫(yī)療護(hù)理，智能家居等。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，位置信息對傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測活動至關(guān)重要，事件發(fā)生的位置是傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測消息中包含的重要信息，沒有位置信息的監(jiān)測消息是毫無意義的。因此，確定事件發(fā)生的位置是傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能之一，

2、對傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用的有效性起著關(guān)鍵的作用。
　　 然而，部署在實際環(huán)境中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可能由于各種各樣的原因，例如，軟件設(shè)計的缺陷，節(jié)點(diǎn)硬件的故障，無線電的干擾，惡劣環(huán)境的影響，節(jié)點(diǎn)電池電量的耗盡，人為的惡意破壞等等，而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)發(fā)生較大的偏差。基于以上背景，本文針對監(jiān)測區(qū)域中有單個事件和多個事件發(fā)生的情況，分別提出了一種具有故障容忍功能的事件定位算法，使得在故障率不大于40％的時候，兩種算法仍然具有較高的定位精度。

3、
　　 本文研究利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)事件源定位，前提是該事件能夠持續(xù)不斷地向周圍發(fā)出某種隨距離衰減的信號。
　　 對于監(jiān)測區(qū)域中僅有單個事件源的情況，本文對SNAP(Subtract on Negative Add onPositive)定位算法進(jìn)行改進(jìn)，提出一種定位精度更高，容錯能力更好的定位算法MSNAP(Modified Subtract on Negative Add on Positive)。首先，每個傳感器

4、節(jié)點(diǎn)將觀測值與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，如果大于閾值，節(jié)點(diǎn)就將觀測值發(fā)送給基站節(jié)點(diǎn)；否則，節(jié)點(diǎn)保持沉默狀態(tài)。基于節(jié)點(diǎn)匯報的觀測值，基站節(jié)點(diǎn)通過在每個節(jié)點(diǎn)周圍區(qū)域簡單的加1和減1構(gòu)造一個似然矩陣，似然矩陣中的最大值對應(yīng)的位置就是事件發(fā)生的位置。與SNAP算法相比，構(gòu)造似然矩陣時，本文根據(jù)每個節(jié)點(diǎn)匯報的觀測值的大小，動態(tài)地調(diào)整它們估計的事件所在區(qū)域的大小。實驗結(jié)果表明：這個簡單的算法有效地提高了事件定位的精度，并且在故障率小于35％時，仍然表現(xiàn)出

5、較好的性能。
　　 對于監(jiān)測區(qū)域中有多個事件源的情況，本文對DSNAP(Decentralized Subtract on NegativeAdd on Positive)[2]定位算法進(jìn)行改進(jìn)，并且引入節(jié)點(diǎn)信任指數(shù)模型，提出一種定位精度更高，容錯性能更好的多事件源定位算法TIDSNAP(Trust Index based Decentralized Subtract onNegative Add on Positive)。該算

6、法主要分為三個階段：檢測階段，定位階段和更新信任指數(shù)階段。在檢測階段，基站節(jié)點(diǎn)通過分析所有節(jié)點(diǎn)匯報的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，確定簇頭節(jié)點(diǎn)；在定位階段，基站節(jié)點(diǎn)根據(jù)每個簇頭節(jié)點(diǎn)的所有鄰居節(jié)點(diǎn)的報警狀態(tài)和信任指數(shù)構(gòu)造似然矩陣，從而確定多個事件源的位置；在更新信任指數(shù)階段，基站節(jié)點(diǎn)更新所有傳感器節(jié)點(diǎn)的信任指數(shù)。具體地說，基站節(jié)點(diǎn)根據(jù)每個節(jié)點(diǎn)的位置和報警信息，判斷該節(jié)點(diǎn)上次匯報的報警信息是否正確。若正確，則提高該節(jié)點(diǎn)的信任指數(shù)，反之則降低其信任指數(shù)。與DS