基于零领域知识的无线传感器网络诊断方法研究

故障诊断是无线传感网络长期稳定运行的重要保障。现有诊断工具诊断故障的能力很大意义上取决于研究人员的领域知识，即对网络故障的认知程度。不同于传统网络，传感网的可见性缺失往往使得研究人员的认知有失全面与准确，导致诊断工具失效。同时,在不同的传感网中故障的成因和症状也不尽相同，导致诊断工具不具普适性。.本项目组初步研究发现节点的性能参数之间存在一定的关联性，而健康节点与故障节点分别会呈现不同的关联模式。从而，本项目组提出研究基于零领域知识的故障诊断算法，解决了缺乏对故障的认知时进行有效诊断的问题，将突破诊断算法在复杂网络环境中不具普适性的瓶颈，实现对大规模传感网的自动化网络诊断。

传感器网络中，大量的传感器节点以自组织的方式组建网络，协同工作通过多跳传输将数据传送回网络基站。传感器节点的软件与硬件通常并不能完美地契合进行工作，普遍具有易出错的特征，由于节点间采用无线信号进行数据传输，多径、干扰等因素进一步增加了传感器网络的不稳定性。节点通常部署在野外环境中，恶劣的环境会造成部分节点暂时失效甚至永久损坏。传感器网络中的故障会对其承载的应用造成极大的妨害。节点出错使得相应位置的感知数据无法被传送至基站，降低了网络对区域的覆盖性。而关键位置的节点或者链路出错甚至会导致网络出现分割，形成多个封闭孤立的子网。. 准确高效的故障诊断是无线传感网络长期稳定运行的重要保障。现有诊断工具诊断故障的能力很大意义上取决于研究人员的领域知识，即对网络故障的认知程度。不同于传统网络，传感网的可见性缺失往往使得研究人员的认知有失全面与准确，导致诊断工具失效。同时,在不同的传感网中故障的成因和症状也不尽相同，导致诊断工具不具普适性。本项目组提出研究基于零领域知识的故障诊断算法，解决了缺乏对故障的认知时进行有效诊断的问题，将突破诊断算法在复杂网络环境中不具普适性的瓶颈，实现对大规模传感网的自动化网络诊断。在项目执行过程中，项目组按照课题研究计划有序展开，围绕基于零领域知识的故障诊断技术展开深入研究探讨，完成了计划中所列的各项研究目标和任务，并进行了延伸研究，研究进展主要集中在以下几方面：1) 无线传感网络节点多维测量值的采集预处理及特征过滤。2) 无线传感网络节点多维测量值的相关性建模、多维测量值向量的时空特性分析及故障发现。3) 针对传感网可见性缺失的特点，研究实现基于被动探针的链路状态扫描等系统测量技术。4) 研究网络状态表征模型，探索多点并发故障准确定位和影响量化方法。5) 课题组结合在城市部署的大规模无线传感器网络CitySee的长期运行和管理的经验，首次提出针对规模化无线传感器网络的多中心式诊断管理方案。. 本课题研究取得一系列重要成果并实现一套完整的无线传感网络诊断管理软件工具，有12篇研究论文发表在其中IEEE TPDS, IEEE TWC, IEEE Infocom 等知名期刊和国际会议上，其中SCI索引9篇，EI索引3篇，5篇文章发表在CCF A类刊物上。申请发明专利一项。