無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用戶設(shè)定門限事件檢測算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，wireless sensor networks)是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識高度集成的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域。事件檢測是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一項重要應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過外界可識別的特征監(jiān)測事件發(fā)生區(qū)域和邊界，而其所面臨的主要問題是檢測精度受環(huán)境噪聲和設(shè)備不穩(wěn)定性，以及傳感器網(wǎng)絡(luò)固有的能量約束的影響。常見的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)容錯事件檢測算法按照節(jié)點協(xié)同方式的不同，可以分為集中式容錯事件檢測算法和分布式

2、容錯事件檢測算法兩種，而分布式容錯事件檢測算法更適合應(yīng)用于能量受限、帶寬有限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有的分布式容錯算法通常假設(shè)兩類已知的環(huán)境特征值(比如無事件發(fā)生和有事件發(fā)生)，而事件檢測的最優(yōu)門限值選擇為兩類環(huán)境特征值的中值。但在實際應(yīng)用中，待檢測環(huán)境特征取值類型多樣，而事件的定義往往與監(jiān)測用戶所關(guān)心的環(huán)境特征有關(guān)，顯然研究滿足用戶設(shè)定事件檢測門限條件下的分布式容錯事件檢測算法無疑是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的一個重要問題。
　　 本文

3、結(jié)合已有的基于時間相關(guān)性(Temporal Correlation，TC)的分布式容錯事件檢測算法和基于時空相關(guān)性(Temporal-Spatial Correlation，TSC)的分布式容錯事件檢測算法研究成果，重點分析和研究了用戶設(shè)定門限值對容錯事件檢測算法的影響，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)得出與之相適應(yīng)的容錯事件檢測技術(shù)方案。本文首先分析了用戶設(shè)定門限在不同環(huán)境特征值的概率分布條件下的容錯事件檢測算法性能，分析結(jié)果表明：用戶設(shè)定門限值與環(huán)

4、境特征取值概率分布的不同關(guān)系會直接影響容錯事件檢測性能：距離用戶設(shè)定門限值越遠(yuǎn)的環(huán)境特征值分布概率越大，容錯事件檢測算法性能越好；而處于環(huán)境特征值中點的用戶設(shè)定門限值，由于互補(bǔ)性，環(huán)境特征值的不同概率分布則對算法性能沒有影響。此外，論文研究了在未知環(huán)境特征值狀態(tài)下適用于用戶設(shè)定門限的基于時-空相關(guān)性分布式容錯事件檢測算法，提出了檢測把握度的概念，仿真結(jié)果表明，基于時-空相關(guān)性分布式容錯事件檢測算法在性能上優(yōu)于基于空間相關(guān)性的分布式容錯事

5、件檢測算法，并且同樣存在一個最佳門限區(qū)參數(shù)使算法性能達(dá)到最佳；檢測把握度不僅給單個傳感器節(jié)點的檢測結(jié)果的正確性提供有效的參考，還為事件邊界區(qū)域節(jié)點提供分辨邊界區(qū)域的有效信息。
　　 作為用戶設(shè)定門限值條件下容錯事件檢測算法的應(yīng)用，論文分析了環(huán)境特征動態(tài)變化條件下的分布式容錯事件檢測問題。論文具體分析了基于檢測把握度的邊界識別算法，以及環(huán)境特征變化條件下的容錯事件檢測性能。分析結(jié)果表明，在環(huán)境特征動態(tài)變化條件下，同樣存在一個最佳門

6、限區(qū)參數(shù)，使得基于時-空相關(guān)性分布式容錯事件檢測算法獲得最佳的糾錯性能和最小漏警概率。在隨時間不斷變化的動態(tài)環(huán)境特征條件下，與靜態(tài)的用戶設(shè)定門限值算法略有不同的是，用戶設(shè)定的門限值距離環(huán)境特征值函數(shù)起點越遠(yuǎn)獲得的檢測性能越好。同時，通過仿真可以得出，當(dāng)用戶設(shè)定門限值在環(huán)境特征函數(shù)外部時，隨著時間變化的環(huán)境特征值距離用戶設(shè)定門限值越近，事件檢測性能越好，相反，隨著時間變化環(huán)境特征值距離用戶設(shè)定門限值越遠(yuǎn)，事件檢測性能越差；當(dāng)用戶設(shè)定門限值