隨着社會的發展與不斷進步，無線傳感器網絡得到廣泛應用，但是由於無線傳感器節點的能量具有制約性，導致無線傳感器網絡的運用環境比較脆弱，下面本站小編爲大家搜索整理了關於無線傳感器網絡故障的診斷技術，歡迎參考閱讀，希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生培訓網!
無線傳感器網絡是由大量傳感器節點組成的，因爲傳感器節點廉價和微型的特點，促使無線傳感器網絡對節點的利用率非常高，尤其是在無線傳感網絡的監測區域，在自組織方式的參與下，以互相協作的形式完成無線傳感器的監測任務，所以其應用的前景也是非常廣闊的，但是傳感器節點的工作能力是有限的，難免會發生系統故障。
1 無線傳感器網絡故障評價指標
無線傳感器網絡故障診斷的性能評價指標是以無線傳感器的網絡特點和網絡應用爲基礎制定的，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。無線傳感器故障診斷精度是診斷機制對故障最直接的評價方式，特別是在網絡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傳感器網絡系統出現安全漏洞，同時意味着此故障診斷精度的失效，診斷精度主要是以一次過程爲故障診斷的依據，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爲評價故障的兩個指標。
特殊環境診斷精度。無線傳感器網絡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、人爲破壞等特殊環境因素，由於故障的節點在網絡中的分佈不均勻，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。受無線傳感器網絡能量供應方面的影響，能效性成爲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絡使用壽命的延長，以便保障傳感器網絡監測、計算方面能量的持續供應，與能效性有直接關係的因素有數據通信、處理和採集三方面。
診斷時間。無線傳感器網絡投入使用後，如需進行故障診斷需要對傳感器中節點與節點之間的關係進行協作性判斷，主要是因爲節點呈現激活狀態的數量比較多，如果節點出現聯繫性的故障一定會對無線傳感器網絡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 無線傳感器網絡故障診斷分類
無線傳感器網絡故障主要來源於傳感器的節點，主要表現在四個模塊上，分別爲能量電池供應模塊、無線網絡通信模塊、傳感處理模塊和傳感器模塊，基於無線傳感器網絡的運行和使用，其組成元件、部件會出現各種各樣的問題，如干擾通信、線路老化、電能耗損以及接線鬆動等等，引發無線傳感器網絡發生故障。
2.1 節點級別的故障
節點級別的故障主要是發生在傳感器網絡的節點處，大部分故障主要是傳感器的節點本身出現了問題，其又可分爲節點軟故障和節點硬故障，軟故障是指節點在不影響無線傳感器網絡運行的前提下發生故障，只有對數據進行傳送和測量時，可瞬間影響通信的故障;硬故障是指對節點本身以及對傳感器網絡造成的直接損害，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傳感器網絡故障。
2.2 網絡級別的故障
網絡級別的故障是指無線傳感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，導致網絡連接異常、通信受阻、信息丟失、IP偏差、非法入侵等等，此故障的出現是直接作用於網絡的，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，屬於無線網絡傳感器網絡中相對較爲敏感的故障。
2.3 功能級別的故障
無線傳感器網絡功能級別的故障對於整體網絡都是存在影響的，如出現功能級別的故障會造成網絡中匯集點不能正常接收和收集網絡中運行的全部信息，引起功能級別故障的原因主要有傳感器節點的重啓、死亡和失效，鏈接線路故障以及路由裝置故障等。
2.4 數據級別的故障
數據級別的故障是指傳感器節點表現正常，但是傳達了錯誤的數據信息，致使網絡形成錯誤的數據感知，數據級別故障的隱蔽性比較強，只有經過精細的檢測纔可發現傳感器節點傳遞了錯誤的感知數據，因爲即使節點感知數據傳遞錯誤，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傳感器網絡的運行性能，而且會錯誤的引導網絡管理員檢查維修。
3 無線傳感器網絡故障診斷技術
無線傳感器網絡故障診斷主要是針對其投入使用的期間，通過對網絡傳遞的信息進行分析，判斷無線傳感器網絡是否發生故障，根據故障發生的狀態檢測導致故障發生的基本根源，無線傳感器網絡故障的診斷是一項複雜而又系統的工程項目，基於其所處的環境以及自身運行的特點決定了故障診斷的難度，爲降低診斷的難度，一般情況在進行故障診斷時需要以傳感器各個節點日常的測量數據爲主，以節點數據傳輸的附加信息爲輔，促進故障診斷的效率。
無線傳感器網絡故障診斷的指標爲傳感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絡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。目前對無線傳感器網絡故障診斷技術的`研究主要以傳感器的故障、場景類型爲中心，對傳感器節點的功能、讀數故障進行探討，分析無線傳感器網絡故障的診斷技術。
3.1 傳感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傳感器網絡中錯誤的測量數據，錯誤數據產生的情況主要有外界環境干擾導致網絡受到安全攻擊、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。此技術主要是對傳感器節點與節點之間的數據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。此技術利用無線傳感器節點在監控區域具有可持續性監測的特點，感知網絡的突然事件，此節點的數據讀取可反饋事件發生點到節點相對應的距離，傳感器節點的信號強度與距離是呈現相反關係的，即相對距離越大，節點信號強度越弱，節點信號的強弱變化被稱爲單調變化特性，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，主要是以移動設備爲檢測對象，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 傳感器節點網絡故障的診斷技術
傳感器節點網絡故障主要表現在鏈路受環境因素的影響導致網絡可靠性降低等現象，針對傳感器節點網絡故障提出的診斷技術主要有以下三種：
(1)網絡軟件調試法。在傳感器的節點中採取調試代理，利用軟件的調試命令，對節點處的網絡狀態進行分析，收集節點網絡數據，確定節點網絡故障的來源。
(2)特定模型推斷法。特定模型推斷法主要包括兩種，分佈式和集中式的方法。分佈式的診斷技術是針對網絡中的所有節點，利用從局部到整體的決策方法，分佈式診斷技術的代表方法有LD2和TinyD2，最終通過節點網絡的整合，得出診斷報告;集中式的診斷技術是在網絡節點處植入小型探測器，以便對經過節點的應用數據進行分類、分組，但是探測器對得到信息的分析能力是非常有限的，所以需要感知系統的參與，以此爲基礎進行節點網絡故障的細化診斷。
(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，通過對節點各類型診斷信息之間相關性圖表的變化，發現網絡中存在的隱藏故障，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，利用無線傳感器故障診斷技術診斷無線傳感器網絡中出現的問題，並對其進行及時有效的處理，一方面可以提高無線傳感器網絡的運用效率，另一方面提高了無線傳感器網絡的使用率，所以無線傳感器網絡的正常運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，無線傳感器網絡在世界範圍內的關注度是比較高的，其滲透多項科學技術，例如無線通信技術、傳感器技術以及信息處理技術等等，無線傳感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，無線傳感器有效的網絡故障診斷技術一方面可以提高無線傳感器的利用效率，另一方面對能源節約具有一定的實際價值。