多传感器网络中的分布式故障检测算法

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无线传感器网络中的分布式算法与协同控制方法

无线传感器网络中的分布式算法与协同控制方法无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的网络系统。

这些传感器节点具有自我组织、自动感知、自适应等特点，能够感知和采集环境中的各种信息，并将其传输到网络中心。

在无线传感器网络中，分布式算法和协同控制方法起着至关重要的作用。

一、分布式算法在无线传感器网络中的应用分布式算法是指在无线传感器网络中，各个节点通过相互通信和协作，共同完成某个任务的算法。

在无线传感器网络中，节点之间的通信是通过无线信号进行的，而且节点之间的通信距离有限，因此需要采用分布式算法来实现节点之间的协同工作。

分布式算法在无线传感器网络中有广泛的应用。

例如，在环境监测领域，无线传感器网络可以用于监测空气质量、水质污染等环境参数。

在这种应用场景下，分布式算法可以用于节点之间的数据融合和信息传输，从而实现对环境参数的准确监测和分析。

另外，在军事领域，无线传感器网络可以用于目标探测和跟踪。

分布式算法可以用于节点之间的目标定位和路径规划，从而实现对目标的准确追踪和监测。

二、协同控制方法在无线传感器网络中的应用协同控制方法是指在无线传感器网络中，通过节点之间的协作和协调，实现对网络行为和节点行为的控制和调节的方法。

在无线传感器网络中，节点之间的通信和协作是实现协同控制的基础。

协同控制方法在无线传感器网络中有重要的应用。

例如，在智能交通系统中，无线传感器网络可以用于实时监测交通流量和道路状况。

协同控制方法可以用于节点之间的数据传输和决策，从而实现对交通流量和道路状况的实时控制和调节。

此外，在工业自动化领域，无线传感器网络可以用于实现对生产过程的监控和控制。

协同控制方法可以用于节点之间的数据采集和控制指令的传输，从而实现对生产过程的自动化控制和调节。

三、分布式算法与协同控制方法的挑战与发展然而，无线传感器网络中的分布式算法和协同控制方法也面临着一些挑战和问题。

无线传感器网络中的节点部署方法与算法

无线传感器网络中的节点部署方法与算法无线传感器网络是由大量的分布式传感器节点组成的网络系统，旨在通过收集和传输环境数据来监测和控制物理世界。

节点的部署是构建高效传感器网络的重要环节，直接影响网络的覆盖范围、能耗和网络性能等方面。

本文将介绍无线传感器网络中常用的节点部署方法与算法，并讨论它们的优缺点。

1. 随机部署方法：随机部署是最简单和最直接的部署方法之一。

在该方法中，节点被随机散布在监测区域内，可以通过在监测区域内均匀生成节点的坐标来实现。

这种部署方法具有一定的优势，因为节点的位置是完全随机的，可以覆盖整个监测区域，并能够应对节点的故障。

然而，随机部署方法存在一些缺点，如节点分布的不均匀性，导致网络拓扑不稳定且易受到外部环境因素的影响。

2. 梯度部署方法：梯度部署方法根据监测区域内的环境属性梯度来部署节点。

一般来说，环境属性梯度可以是温度、湿度、亮度等。

根据梯度的变化情况，将节点部署在环境属性变化较大的区域，以实现对环境变化的有效监测。

这种方法可以提高节点部署的效果，使得网络更加稳定和高效。

然而，梯度部署方法需要提前获取环境属性梯度的信息，因此需要一定的预测和计算，并且可能受到环境变化的影响。

3. 覆盖部署方法：覆盖部署方法是一种基于覆盖要求来部署节点的方法。

在无线传感器网络中，覆盖通常指的是区域内至少有一个节点可以检测到目标信息。

覆盖部署方法的目标是最大限度地提高监测区域的覆盖率。

这种方法通常通过优化节点位置和数量来实现，以实现覆盖要求和网络质量的平衡。

覆盖部署方法能够提高传感器网络的监测能力，但可能会增加能耗，并且在节点数量和部署位置的选择上需要一定的策略。

4. 集群部署方法：集群部署方法是将传感器节点划分为多个集群，并在每个集群中选择一个或多个节点作为集群头。

集群头负责收集和传输集群中其他节点的数据，以减少能耗和通信开销。

该方法可以提高传感器网络的能源效率和网络性能，并且可以更好地应对网络中的节点故障。

分布式卡尔曼滤波

分布式卡尔曼滤波分布式卡尔曼滤波（Distributed Kalman Filter）是一种基于分布式计算的滤波算法，其目的在于对一个由多个传感器组成的系统进行状态估计，其中每个传感器只能观测到系统的一部分状态。

传统的卡尔曼滤波算法是基于单一中心控制器的，该控制器负责整个系统的状态估计和控制。

然而，在实际应用中，系统通常由多个不同地点的传感器组成，因此中心控制器的方式会带来许多问题，比如传感器之间的通信延迟、网络传输带宽限制等，影响了系统的实时性和稳定性。

分布式卡尔曼滤波通过将卡尔曼滤波算法分解成多个局部滤波器，每个局部滤波器只负责对本地观测得到的状态进行估计，在滤波器之间通过局部观测值和相关信息进行信息交互和更新，最终完成全局状态估计。

相比于传统的卡尔曼滤波算法，分布式卡尔曼滤波具有计算资源分布、通信开销小、实时性好等优点，因此在无人机、传感器网络、智能交通等领域得到了广泛应用。

分布式卡尔曼滤波的基本框架如下：-系统模型：系统状态方程和观测方程；-局部估计器：每个局部估计器利用本地观测值对局部状态进行估计，并预测下一时刻的状态；-信息交互：每个局部估计器根据局部观测值和估计结果，与周围局部估计器交换信息，并更新自己的估计值；-全局估计器：全局估计器收集所有局部估计器的消息，整合后获得全局状态估计值。

具体地，分布式卡尔曼滤波可以通过以下步骤进行实现：1.确定系统模型：系统状态方程和观测方程是分布式卡尔曼滤波的关键。

最常用的是线性的系统状态方程和观测方程，可以用矩阵形式表示。

2.选择一个节点作为全局估计器：在分布式卡尔曼滤波中，需要一个节点负责整合所有局部估计值，得到全局状态估计值。

一般选择一个中心节点或者根据特定参数选择最优节点。

3.为每个局部估计器指定观测变量集合：由于每个局部估计器只能观测到系统的局部状态，因此需要在每个局部估计器处预先指定该局部观测变量集合。

这里需要注意，不同局部观测变量之间应当是相互独立的。

无线传感器网络中的分布式目标跟踪与定位技术

无线传感器网络中的分布式目标跟踪与定位技术无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络系统。

这些节点能够感知环境中的各种物理量，并将收集到的数据通过网络传输给基站或其他节点。

WSN在农业、环境监测、智能交通等领域具有广泛的应用前景。

其中，分布式目标跟踪与定位技术是WSN中的一个重要研究方向。

目标跟踪与定位是WSN中的核心问题之一。

在许多应用场景中，需要对目标的位置进行实时监测和跟踪。

传统的目标跟踪与定位方法通常依赖于全局信息，要求节点之间进行频繁的通信，这不仅增加了能耗，还可能导致网络拥塞。

因此，研究人员提出了一系列分布式的目标跟踪与定位技术，以降低能耗并提高网络的可扩展性。

分布式目标跟踪与定位技术主要包括目标定位算法和目标跟踪算法。

目标定位算法用于确定目标的位置，而目标跟踪算法则用于跟踪目标的移动轨迹。

在WSN 中，节点通常通过测量目标到节点的距离或角度来实现目标定位。

常用的目标定位算法有多普勒测距算法、测角算法和基于信号强度的定位算法等。

这些算法可以根据不同的应用场景选择合适的方式来定位目标。

目标跟踪算法则是通过分析目标的运动特征来预测目标的下一个位置。

常见的目标跟踪算法有卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法等。

这些算法能够通过对目标的历史轨迹进行建模，从而实现对目标位置的预测和跟踪。

分布式目标跟踪与定位技术的关键问题之一是如何选择合适的节点进行目标跟踪和定位。

在WSN中，节点通常具有有限的计算和通信能力，因此需要选择一部分节点作为目标节点，负责目标跟踪和定位任务。

节点的选择可以通过节点自组织、节点自适应或节点协作等方式实现。

例如，可以通过节点之间的协作来实现目标跟踪和定位任务，即多个节点共同合作，通过相互通信和信息交换来提高目标定位和跟踪的准确性和可靠性。

此外，分布式目标跟踪与定位技术还需要考虑网络的能耗和通信开销。

传感器网络中分布式数据挖掘技术研究

传感器网络中分布式数据挖掘技术研究
孔志文
【期刊名称】《信息与电脑：理论版》
【年(卷),期】2015(000)019
【摘要】在传感器网络技术快速发展的刺激下,将现代传感器技术、计算机技术、通讯技术有机结合,具有较突出的信息采集、传输、处理能力的无线传感器网络得到广泛应用,并受到人们的广泛关注。

而无线传感器网络自身对海量信息的处理能力很大程度上取决于数据挖掘技术,所以对传感器网络中分布式数据挖掘技术展开研究具有重要的现实意义,本文结合无线传感器网络自身特点,对其入侵检测和分布式数据挖掘技术进行分析,并尝试性地提出新的分布式入侵检测算法及其能量有效数据查询方法,为传感器网络信息处理能力的提升做出努力。

【总页数】2页(P92-93)
【作者】孔志文
【作者单位】广东省民政职业技术学校
【正文语种】中文
【中图分类】TP212.9
【相关文献】
1.智能家居系统中的无线传感器网络技术研究
2.传感器网络中的多查询优化技术研究
3.噪声环境中的无线传感器网络低功耗监听技术研究
4.传感器网络中分布式数据挖掘技术研究
5.精准农业传感器网络中的节能技术研究
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无线传感器网络分布式单向链路检测算法

桑俊俊，石胜飞，李建中，熊蜀光
（哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨１００）５０１
摘
要：针对在存在单向链路的网络中如何检测单向链路和如何利用单向链路的问题，提出了３种分布式算法。
这３种算法的基本思想是通过Ｂａｏｅｃｎ数据包交换一部分链路信息帮助发现单向链路。实验结果显示，使用提出的分布式链路检测算法可以将路由路径的平均长度减少３．３．％，由层平均数据发送成功率提高２．％。７８９２％～４路３８２模拟实验表明，提出的分布式单向链路检测算法具有很好的可扩展性。
ＲｅｌｌａａｂｓｄｅｐｒｎｓｈｗｈｔｔｅｅｐｒａｈｓＣｅｕｅｔｅａｅａｅｌｎｔｆｒｕｎａｙａｉｋｎｄｔａｅｘｅｍｅｔｓｏｔａｓａｐｏｃｅａｒｄｃｖｒｇｅｇｏｏｔｇｐｔｂｉｈｎｈｈｉｈ
感器节点更换电池补构成的无线传感器网络成为学术界和工业界共同关注的研究热点。无线传感器网络是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组
成，通过无线通信方式形成的多跳自组织的网络系统。无线传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，它的通信能力、计算能力和存储能力都非常有
ｕｅｔｅ．ｅｍａｎｉｅｆｅｅａｐｏｃｅｓｕｉｇＢｅｃｎｍｅｓｇｘｈｎｅｓｍｅｉｆｒｔｎｂｔｅｏｅ．ｓｍＴｈｉｄａｏｓｐｒａｈｓｗａｓｎａｏｓａｅｔｅｃａｇｏｎｏｍａｏｅｗｅｎｎｄｓｈｈｔｏｉ

传感器网络中的分布式信号处理技术

通过优化算法和信号处理技术，实现传感器之间的信息协同和优化。
分布式信号处理的应用场景
环境监测
用于监测空气质量、水质、噪声等环境参数，实现大范围、
高精度的实时监测。
智能交通
用于车辆监测、交通流量分析、违章检测等，提高交通管理效率和交通安全。
农业物联网
用于土壤湿度、温度、光照等参数的监测和调控，实现智能化农业管理。
多功能传感器
能够同时检测多种参数的传感器，如温度、湿度、压力、气体等，将为多源信息融合提供更多可能性。
人工智能与机器学习在分布式信号处理中的应用
深度学习
利用神经网络模型对大量数据进行学习，提取特征并做出决策，提高信号处理的准确性和效率。
自适应算法
通过不断调整参数和模型，使信号处理系统能够适应不同的环境和变化，提高系统的鲁棒性。
传感器网络的应用领域
环境监测
智能交通
传感器网络可用于监测环境中的温度、湿度、光照、气压、风速等参数，以及进行气象和气候变化研究。
传感器网络可用于智能交通系统，如车辆流量监测、交通信号控制、智能停车等。
工业自动化
农业智能化
传感器网络可用于工业自动化领域，如设备监测、生产过程控制、物流管理等。
无线充电技术可以为传感器节点提供更方便的能源补给方式，提高整个网络的可靠性和稳定性。
数据融合与处理技术
针对传感器网络中大量的数据，需要进行数据融合与处理，提取有价值的信息，并降低数据冗余度和误报率。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
分布式信号处理技术基础
数据共享与安全
随着数据量的增长，数据共享和安全保护将成为关键问题，需要加强数据加密、访问控制等安全措施。

基于簇的分布式传感器故障检测算法

ａｎｄｌｏｗｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｌｏａｄ，ｉｔｃａｎａｃｈｉｅｖｅｏｖｅｒ９８％ｆａｕｌｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｋｅｅｐｌｏｗｅｒｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｅｖｅｎｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｓｍａｌｌｅｒｎｅｉｇｈｂｏｉｎｒｇｎｏｄｅｓａｎｄｈｉｇｈｅｒｎｏｄｅ ’ ｓｆａｉｌｕｒｅｒａｔｉｏ．
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｔａｕｓｔｅｓｏｆｉｔｓｎｅｉｇｈｂｏｒｓ．Ｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｇｏｉｔｒｈｍｈａｓｇｏｏｄｆａｕｌｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｂｉｌｉｙｔ
第４０卷第２期
、，ｏ１．４０
ＮＯ．２

计
算
机
工
程
２０１４年２月
Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１４
ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
－
移动互联与通信技术－
文章编号：ｌ０００ —３４２８（２０１４）０２ —０１１０ — －０４文献标识码：Ａ

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ＡｂｔａｔＩｉｌｓｓｎｏｅｗｒｓｔｅＤｓｂｔｄＦｕｅｃｏｌｏｔｍ（Ｆｓｃ：ｎｗｒｅｓｅｓｒｔｏｋ，ｈｉｒｕｅａｈＤｔｔｎａｒｈｒｅｎｔｉｅｉｇｉＤＤ）ｃｍａｅｅｄｔｉｏｐｒｓｔａｍｗｔｈｕｈ
第２３卷第４期
２１００年４月
传感技术学报
ＣＮＥＥＪＨＩＳＯＵＲＮＡＬＯＥＯＲＤＡＴＴＳＦＳＮＳＳＡＮＣＵＡＯＲ
Ｖｏ．３Ｎｏ４１２．
Ａｐ．２０ｒ０１
ＭＤＦＤ：ＤｉｔｉｕｅｕｔＤｅｅｔｏｏｕｔ— ｅｓｒＮｅｗｏｋｓｒｂｔｄＦａｌｔｃｉｎｆｒＭｌｉＳｎｏｔｒｓ
ｏｈｒｓｎｉｇｄｔｍｏｇｉｓｎｅｇｏｉｇｎｄｓｔｃｉｖａｌｅｅｔｎ．Ｈｏｖｒｉｒａｔｉｈｄｎｉｆｔｅｅｓｎａａａｎｔｉｈｂｒｎｏｅｏａｈｅｅｆｕｔｄｔｃｉｏｗｅｅ，ｎａｅｓｗｉｈｈｇｅｓｔｏｙｆｕｔｏｅａｌｎｄｓ．ｔｅｉｃｅｓｆｆｕｔｏｓｗｉｃｄｔｉｎｆｃｎｅｌｎｎｔｃｕａｙｏａｈｄｔｃｉｎ．ＩｈｓｙｈｎｒａｅｏｌｙｎｄｅｌｌａｏａｓｇｉｉａｔｄｃｉｅｉｈｅａｃｒｃｆｆｕｅｅｔａｌｏｎｔｉｐｐｒｈｅｓｒｄｔｏｒｌｔｏｅｗｅｎｍｕｔｓｎｏｓｉｘｌｉｄｔｍｐｏｅｐｒｏｍａｃｆｔｅＤＦＤｆｕｔｄｔｃａｅ，ｔｅｓｎｏａａｃｒｅａｉｎｂｔｅｌｅｓｒｓｅｐｏｔｏｉｒｖｅｒｎｅｏｈｉｅｆａｌｅｅ —
ｎｌｓｓａｄｓｍｕａｉｎｒｓｔｅｎｓｒｔｈａｈａｈｅｅｔｏｃｕａｙｏａｙｉｎｉｌｔｏｅｕｌｄｍｏｔａｅｔｔｔｅｆｕｄｔｃｉｎａｃｒｃｆＭＤＦａｇｒｔｍＳｈｇｅｈｎＤＦＤｓＤｌｏｉｈｉｉｈｒｔａａｄＩｎＤＦＤｌｏｔｍ，ＭＤＦＤｌｏｔａｇｒｈｉａｇｒｈｍｓｍｏｅｓｉａｌｏａｌｅｅｔｏｎｓｎｏｅｗｏｋｓｗｉｈｌｗｏｅｄｎｉｉｉｒｕｔｂｅｆｒｆｕｔｄｔｃｉｎｉｅｓｒｎｔｒｔ网络中的分布式故障检测算法术
徐向华，周彪，万健
（杭州电子科技大学计算机学院，网格与服务计算技术实验室，州３０３）杭１０７
摘要：在传感器网络中，分布式故障检测算法（ＦＤＤ算法）过与所有邻居节点的传感器数据的比较判断，通实现节点传感器
ａｄｈｇｅａｌｒａｉｎｉｈｒｆｉｕｅｒｔｏ．Ｋｅｏｄｙｗｒｓ：ｍｕｔ— ｅｓｒｎｔｒｓａｌｄｔｃｉｎ；ＭＤＦａｇｒｔｍ；ｆｕｔａｇｅａｉｎｌｉｓｎｏｅｗｏｋ；ｆｕｔｅｅｔｏＤｌｏｈｉａｌｇｒｇｔｏＥＥＡＣＣ：６１０Ｐ５
ｔｎａｇｒｔｍｎｔｌｉｓｎｏｅｗｏｋ．ｈｉｌｏｈｉｈｅｍｕｔ—ｅｓｒｎｔｒｓｒｅＭＤＦＤｌｏｔｏｉａｇｒｈｍｓｐｏｏｅｏｌｉｓｎｏｔｒａｌｅｅ — ｉｉｒｐｓｄｆｒｍｕｔ—ｅｓｒｎｅｗｏｋｆｕｔｄｔｃ
的故障检测。但是，在故障节点聚集的网络区域，故障节点比例的上升将导致该区域的故障检测精度显著下降。针对多传感器网络，本文利用多传感器在相同区域的故障分布差异及传感器之间关联特性对ＤＤ故障检测算法进行改进，Ｆ提出适用于多
传感器网络的ＭＦＤＤ算法，提高了故障聚集区域的检测精度。性能分析和仿真结果表明：在节点故障率高的网络中，ＤＤ与Ｆ和ＩＦＤＤ算法相比，ＦＭＤＤ提高了故障检测精度，算法适用于节点分布稀疏和传感器故障率较高的网络。
ｔｏｏｅｈｎｅｔｅａｃｒｃｆｆｕｄｔｃｉｎｉｈｔｒｒａｗｉｈｈｇａｌｉｔｉｕｉｎ．Ｔｈｅｆｒａｃ — ｉｎｔｎａｃｈｃｕａｙｏａｈｅｅｔｏｎｔｅｎｅｗｏｋａｅｔｉｈｆｕｔｄｓｒｂｔｏｅｐｒｏｍｎｅａ
ＸＵａｇｕ，ＺＸｉｎｈａＨＯＵａ，ＷＢｉｏＡＮｉｎＪａ
（ｒｎｅｖｅＣｍｕｉｅｎｌｙＬｂＨｎｚｏｉｎｉＵｉｒｔ，Ｈｎｚｏ１０７，ｈｎ）ＧｉａｄＳｒｉｏｐｔｇＴｃｏｏａ，ａｇｈｕＤａｚｎｖｓｙａｇｈｕ３０３Ｃｉａｄｃｎｈｇｅｉ