無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)用戶設(shè)定門(mén)限事件檢測(cè)算法研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，wireless sensor networks)是當(dāng)前在國(guó)際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。事件檢測(cè)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)重要應(yīng)用，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過(guò)外界可識(shí)別的特征監(jiān)測(cè)事件發(fā)生區(qū)域和邊界，而其所面臨的主要問(wèn)題是檢測(cè)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(jiàn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)事件檢測(cè)算法按照節(jié)點(diǎn)協(xié)同方式的不同，可以分為集中式容錯(cuò)事件檢測(cè)算法和分布式

2、容錯(cuò)事件檢測(cè)算法兩種，而分布式容錯(cuò)事件檢測(cè)算法更適合應(yīng)用于能量受限、帶寬有限的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有的分布式容錯(cuò)算法通常假設(shè)兩類已知的環(huán)境特征值(比如無(wú)事件發(fā)生和有事件發(fā)生)，而事件檢測(cè)的最優(yōu)門(mén)限值選擇為兩類環(huán)境特征值的中值。但在實(shí)際應(yīng)用中，待檢測(cè)環(huán)境特征取值類型多樣，而事件的定義往往與監(jiān)測(cè)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(cè)門(mén)限條件下的分布式容錯(cuò)事件檢測(cè)算法無(wú)疑是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的一個(gè)重要問(wèn)題。
　　 本文

3、結(jié)合已有的基于時(shí)間相關(guān)性(Temporal Correlation，TC)的分布式容錯(cuò)事件檢測(cè)算法和基于時(shí)空相關(guān)性(Temporal-Spatial Correlation，TSC)的分布式容錯(cuò)事件檢測(cè)算法研究成果，重點(diǎn)分析和研究了用戶設(shè)定門(mén)限值對(duì)容錯(cuò)事件檢測(cè)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(cuò)事件檢測(cè)技術(shù)方案。本文首先分析了用戶設(shè)定門(mén)限在不同環(huán)境特征值的概率分布條件下的容錯(cuò)事件檢測(cè)算法性能，分析結(jié)果表明：用戶設(shè)定門(mén)限值與環(huán)

4、境特征取值概率分布的不同關(guān)系會(huì)直接影響容錯(cuò)事件檢測(cè)性能：距離用戶設(shè)定門(mén)限值越遠(yuǎn)的環(huán)境特征值分布概率越大，容錯(cuò)事件檢測(cè)算法性能越好；而處于環(huán)境特征值中點(diǎn)的用戶設(shè)定門(mén)限值，由于互補(bǔ)性，環(huán)境特征值的不同概率分布則對(duì)算法性能沒(méi)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(mén)限的基于時(shí)-空相關(guān)性分布式容錯(cuò)事件檢測(cè)算法，提出了檢測(cè)把握度的概念，仿真結(jié)果表明，基于時(shí)-空相關(guān)性分布式容錯(cuò)事件檢測(cè)算法在性能上優(yōu)于基于空間相關(guān)性的分布式容錯(cuò)事

5、件檢測(cè)算法，并且同樣存在一個(gè)最佳門(mén)限區(qū)參數(shù)使算法性能達(dá)到最佳；檢測(cè)把握度不僅給單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)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(diǎn)提供分辨邊界區(qū)域的有效信息。
　　 作為用戶設(shè)定門(mén)限值條件下容錯(cuò)事件檢測(cè)算法的應(yīng)用，論文分析了環(huán)境特征動(dòng)態(tài)變化條件下的分布式容錯(cuò)事件檢測(cè)問(wèn)題。論文具體分析了基于檢測(cè)把握度的邊界識(shí)別算法，以及環(huán)境特征變化條件下的容錯(cuò)事件檢測(cè)性能。分析結(jié)果表明，在環(huán)境特征動(dòng)態(tài)變化條件下，同樣存在一個(gè)最佳門(mén)

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