隨著社會的發展與不斷進步，無線感測器網路得到廣泛應用，但是由於無線感測器節點的能量具有制約性，導致無線感測器網路的運用環境比較脆弱，下面YJBYS小編為大家搜尋整理了關於無線感測器網路故障的診斷技術，歡迎參考閱讀，希望對大家有所幫助!想了解更多相關資訊請持續關注我們應屆畢業生培訓網!
無線感測器網路是由大量感測器節點組成的，因為感測器節點廉價和微型的特點，促使無線感測器網路對節點的利用率非常高，尤其是在無線感測網路的監測區域，在自組織方式的參與下，以互相協作的形式完成無線感測器的監測任務，所以其應用的前景也是非常廣闊的，但是感測器節點的工作能力是有限的，難免會發生系統故障。
1 無線感測器網路故障評價指標
無線感測器網路故障診斷的效能評價指標是以無線感測器的網路特點和網路應用為基礎制定的，其標準主要體現在診斷精度、特殊環境診斷精度、能效性以及診斷時間四個方面。
診斷精度。無線感測器故障診斷精度是診斷機制對故障最直接的評價方式，特別是在網路安全性較高的環境中，如果不能保障故障診斷的精確度則會導致感測器網路系統出現安全漏洞，同時意味著此故障診斷精度的失效，診斷精度主要是以一次過程為故障診斷的依據，分析被診斷的節點狀態與實際節點狀態的相符程度，診斷精度中故障誤報率和故障識別率為評價故障的兩個指標。
特殊環境診斷精度。無線感測器網路在特殊環境中的應用是有特定的診斷精度的，例如自然災害、人為破壞等特殊環境因素，由於故障的節點在網路中的分佈不均勻，可能會出現故障區域節點的過分疏散或者是節點的過分密集等現象，普通的診斷精度是不適應的，所以只能採取特殊環境的診斷精度對故障進行評價。
能效性。受無線感測器網路能量供應方面的影響，能效性成為故障診斷評價機制中需要最先考慮的問題，能效性比較強的故障診斷機制可以促進網路使用壽命的延長，以便保障感測器網路監測、計算方面能量的持續供應，與能效性有直接關係的因素有資料通訊、處理和採集三方面。
診斷時間。無線感測器網路投入使用後，如需進行故障診斷需要對感測器中節點與節點之間的關係進行協作性判斷，主要是因為節點呈現啟用狀態的數量比較多，如果節點出現聯絡性的故障一定會對無線感測器網路造成巨大的能耗壓力，所以節點故障診斷的時間不宜過長。
2 無線感測器網路故障診斷分類
無線感測器網路故障主要來源於感測器的節點，主要表現在四個模組上，分別為能量電池供應模組、無線網路通訊模組、感測處理模組和感測器模組，基於無線感測器網路的執行和使用，其組成元件、部件會出現各種各樣的問題，如干擾通訊、線路老化、電能耗損以及接線鬆動等等，引發無線感測器網路發生故障。
2.1 節點級別的故障
節點級別的故障主要是發生在感測器網路的節點處，大部分故障主要是感測器的節點本身出現了問題，其又可分為節點軟故障和節點硬故障，軟故障是指節點在不影響無線感測器網路執行的前提下發生故障，只有對資料進行傳送和測量時，可瞬間影響通訊的故障;硬故障是指對節點本身以及對感測器網路造成的直接損害，例如節點本身損壞、電源佈置不合理或電源能量不足都會造成無線感測器網路故障。
2.2 網路級別的故障
網路級別的故障是指無線感測器的節點本身是正常的，但是在節點與節點之間的傳輸、協作方面上出現制約性問題，導致網路連線異常、通訊受阻、資訊丟失、IP偏差、非法入侵等等，此故障的出現是直接作用於網路的，其故障的表現極其明顯，而且故障出現的速度非常快，影響範圍比較廣，屬於無線網路感測器網路中相對較為敏感的故障。
2.3 功能級別的故障
無線感測器網路功能級別的故障對於整體網路都是存在影響的，如出現功能級別的故障會造成網路中匯集點不能正常接收和收集網路中執行的全部資訊，引起功能級別故障的原因主要有感測器節點的重啟、死亡和失效，連結線路故障以及路由裝置故障等。
2.4 資料級別的故障
資料級別的故障是指感測器節點表現正常，但是傳達了錯誤的資料資訊，致使網路形成錯誤的資料感知，資料級別故障的隱蔽性比較強，只有經過精細的檢測才可發現感測器節點傳遞了錯誤的感知資料，因為即使節點感知資料傳遞錯誤，但是其本身的表現形式是沒有任何問題的，因此無形中降低了無限感測器網路的執行效能，而且會錯誤的引導網路管理員檢查維修。
3 無線感測器網路故障診斷技術
無線感測器網路故障診斷主要是針對其投入使用的期間，通過對網路傳遞的資訊進行分析，判斷無線感測器網路是否發生故障，根據故障發生的狀態檢測導致故障發生的基本根源，無線感測器網路故障的診斷是一項複雜而又系統的工程專案，基於其所處的環境以及自身執行的特點決定了故障診斷的難度，為降低診斷的難度，一般情況在進行故障診斷時需要以感測器各個節點日常的測量資料為主，以節點資料傳輸的附加資訊為輔，促進故障診斷的效率。
無線感測器網路故障診斷的指標為感測器高質量的服務和能量的有效保護，而故障診斷策略的衡量指標主要有錯誤警報率和檢測率，其中錯誤報警率反饋的是無效警報在診斷報告總警報中的佔據比例，錯誤報警率較低即可說明此次診斷結果具有較高的可信度;檢測率反饋的是被檢測出的.故障在網路總故障中佔據的比例，與錯誤報告率相反，檢測率越高則說明診斷策略的有效性比較高。目前對無線感測器網路故障診斷技術的研究主要以感測器的故障、場景型別為中心，對感測器節點的功能、讀數故障進行探討，分析無線感測器網路故障的診斷技術。
3.1 感測器節點讀數故障的診斷技術
節點讀數故障的診斷技術主要是針對無線感測器網路中錯誤的測量資料，錯誤資料產生的情況主要有外界環境干擾導致網路受到安全攻擊、節點部件的損壞等等，針對節點讀數故障提出以下診斷技術。 (1)WMFDS診斷技術。此技術主要是對感測器節點與節點之間的資料進行空間相關性的測量，越臨近的節點其測量結果的相似性越大，所以只能通過正常讀數的空間關係，根據此理論提出WMFDS診斷方法，主要是對兩節點之間的故障率、分佈密度進行分析，判斷節點是否出現問題，此方法還可對相鄰的節點進行加權處理，但是此方法只可以用於具有空間相關性的節點讀數上。
(2)FIND診斷技術。此技術利用無線感測器節點在監控區域具有可持續性監測的特點，感知網路的突然事件，此節點的資料讀取可反饋事件發生點到節點相對應的距離，感測器節點的訊號強度與距離是呈現相反關係的，即相對距離越大，節點訊號強度越弱，節點訊號的強弱變化被稱為單調變化特性，所以節點的單調特性是反饋節點出現讀數故障的判斷標準，比如故障節點會表現出與相對距離單調特性相反的現象。
(3)CSN診斷技術。此診斷技術是有一定侷限性的，主要是以移動裝置為檢測物件，利用加速器得出節點的地震運動，故障節點的讀數會存在閾值，此閾值與實際歷史差距比較大，通過計算機分析節點比例，如出現較高閾值則說明此節點出現了一定的問題。
3.2 感測器節點網路故障的診斷技術
感測器節點網路故障主要表現在鏈路受環境因素的影響導致網路可靠性降低等現象，針對感測器節點網路故障提出的診斷技術主要有以下三種：
(1)網路軟體除錯法。在感測器的節點中採取除錯代理，利用軟體的除錯命令，對節點處的網路狀態進行分析，收集節點網路資料，確定節點網路故障的來源。
(2)特定模型推斷法。特定模型推斷法主要包括兩種，分散式和集中式的方法。分散式的診斷技術是針對網路中的所有節點，利用從區域性到整體的決策方法，分散式診斷技術的代表方法有LD2和TinyD2，最終通過節點網路的整合，得出診斷報告;集中式的診斷技術是在網路節點處植入小型探測器，以便對經過節點的應用資料進行分類、分組，但是探測器對得到資訊的分析能力是非常有限的，所以需要感知系統的參與，以此為基礎進行節點網路故障的細化診斷。
(3)無聲故障診斷技術。此診斷技術在三種技術中是具有一定特殊性的，其可對無經驗故障進行有效診斷，例如AD診斷技術，即是比較典型的代表，通過對節點各型別診斷資訊之間相關性圖表的變化，發現網路中存在的隱藏故障，即無聲故障，此技術可提高故障診斷的準確率，同時降低了故障出現的頻率。
綜上所述，利用無線感測器故障診斷技術診斷無線感測器網路中出現的問題，並對其進行及時有效的處理，一方面可以提高無線感測器網路的運用效率，另一方面提高了無線感測器網路的使用率，所以無線感測器網路的正常執行在一定程度上促進我國經濟效益和社會效益的發展和提高。
綜上所述，無線感測器網路在世界範圍內的關注度是比較高的，其滲透多項科學技術，例如無線通訊技術、感測器技術以及資訊處理技術等等，無線感測器的研究不論是在經濟效益上還是在社會效益上，都是具有極其重要的意義的，無線感測器有效的網路故障診斷技術一方面可以提高無線感測器的利用效率，另一方面對能源節約具有一定的實際價值。
