浅谈基于人工免疫的无线传感器网络节点故障诊断

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1、分类号密级UDC注1学位论文基于人工免疫的无线传感器网络节点故障诊断（题名和副题名）闫丹（作者姓名）指导教师姓名雷霖教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称检测技术与自动化装置论文提交日期2009.4论文答辩日期2009.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2009年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教

2、育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要由于无线传感器网络（WirelessSensorNetworks,WSN）通常是运行

3、在人类无法接近的、恶劣甚至危险的环境中，其节点由于暴露在外会发生各种各样的故障，直接造成对环境测量量的错误，甚至造成WSN某些功能丧失乃致整个网络瘫痪。因此，为了提高WSN运行的可靠性，及时准确地对节点的故障进行诊断是非常必要的。本论文采用人工免疫系统（ArtificialImmuneSystem,AIS）与其他方法的有效结合形成新的诊断方法来对节点的传感部件的故障进行诊断。诊断结果是判断出故障的准确类型。以便及时的对故障进行修复，来保证网络的安全运行。本文的研究内容包括以下几个方面：1、简单介绍了人工免疫系统的相关的算法模型和网络模型，对已有的两种WSN节点的故障诊断方

4、法进行了阐述。2、对节点的传感部件进行了Matlab建模，对其故障的类型以及表现形式进行了研究。3、对经典的BP神经网络算法进行了推导，并运用人工免疫算法进行改进，详细给出了改进流程。4、通过仿真获取节点传感部件正常运行和发生偏置、短路和漂移故障的训练样本和检验样本。5、采用人工免疫算法改进后的BP神经网络对WSN节点进行故障诊断，并对改进后的算法的性能进行了对比分析。6、在分析aiNet免疫网络模型以及KNN分类算法的基础上，提出了aiNet-KNN分类器算法，并给出了算法的具体流程。7、采用aiNet-KNN分类器进行WSN节点的故障诊断，并对算法的参数对算法性能的影

5、响进行了讨论并得出结论。本文尝试性地将免疫理论用于解决WSN节点的故障诊断问题，通过大量的仿真实验证明了两种算法的故障诊断能力。本文在理论上的探索会对今后WSN节点故障诊断技术的发展提供参考。关键词：无线传感器网络，故障诊断，免疫BP神经网络，aiNet-KNN分类器IABSTRACTABSTRACTAstheWirelessSensorNetworks(WSNforshort)areoftenruninthebadorevendangerousenvironmentthathumanscannotaccessto,itsnodewilloccurallkindsoffa

6、ultsasaresultformexposure.Adirectresultisthewrongmeasurement,eventhelossofsomeofthefeaturesofWSNandparalysisoftheentirenetwork.Therefore,inordertoimprovethereliabilityofoperationofWSN,timelyandaccuratefaultdiagnosisofthenodeisverynecessary.Inthispaper,twonewmethodswhichfromthecombinationo

7、ftheArtificialImmuneSystem(AISforshort)andotheralgorithmsareusedtodiagnosethesensormoduleofthenode.Theresultofdiagnosisistypedeterminationofthefaultssothatwecanrepairthefaulttimelytoensurethesafeoperationofthenetwork.Themaincontainincludes:1.Abriefintroductionofthea