无线传感器网络节点模块级故障诊断方法研究

摘要

无线传感器网络通常由大量部署在目标区域的无线传感器节点组成，实现对目标区域的实时监测。随着无线传感器网络的发展，其在医疗、军事、工业、农业等领域的应用也越来越广泛，拥有广泛的应用前景，但由于节点数量巨大、工作环境复杂多变以及自身的不确定性导致无线传感器网络容易产生故障，且故障复杂多样。故障诊断则是确保无线传感器网络正常工作的有效方法，因此故障诊断技术对无线传感器网络的维护发挥着巨大的作用。
　　无线传感器网络作为一个整体系统，节点和网络之间的关系是密不可分的，特别是在大规模应用的背景下，节点故障可能引发网络故障，从而影响无线传感器网络的正常工作。论文针对无线传感器网络节点模块来实施故障诊断，提出具有故障检测和故障识别功能的故障诊断方法，主要研究内容如下：
　　①首先，对已有的相关研究成果进行归纳和整理。通过分析目前已有的无线传感器故障诊断方法，了解故障诊断对象的有关特性，对无线传感器网络故障诊断进行分类，包括网络级和节点级；分析对比现有故障诊断方法的优缺点，在对无线传感器网络节点的结构及其各模块的特性进行研究的基础上，提出一种节点模块级故障诊断方法。该方法将无线传感器网络节点分成各个模块，对各个模块的故障进行监测，从而实现无线传感器网络节点的故障诊断；
　　②其次，分析节点模块级故障诊断策略并设计了无线传感器网络节点状态监测器，该监测器可以对无线传感器网络节点的能量模块、传感器模块、处理器模块及无线通信模块的工作状态进行监测，并且将监测到的故障参数保存，作为故障向量，根据故障向量来进行故障定位；
　　③最后，设计无线传感器网络节点，搭建无线传感器网络实验平台，根据诊断策略设计实验方案，验证方法有效性，为实际工程应用提供支撑。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1无线传感器网络概述

1.2国内外研究现状

1.3课题研究的意义

1.4论文的研究内容和结构安排

2 无线传感器网络故障诊断方法研究

2.1引言

2.2无线传感器网络故障分类及特点

2.3无线传感器网络故障诊断方法

2.4无线传感器网络节点模块级故障诊断方法

2.5本章小结

3 无线传感器网络节点模块级故障诊断策略及状态监测器设计

3.1引言

3.2无线传感器网络节点模块级故障诊断策略

3.3无线传感器网络节点状态监测器的设计

3.4本章小结

4 无线传感器实验网络搭建及故障诊断实验

4.1引言

4.2无线传感器网络实验平台搭建

4.3无线传感器网络节点模块级故障诊断实验

4.4本章小结

5 总结与展望

5.1全文总结

5.2课题研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的项目