无线传感器网络故障诊断与容错控制研究进展.pdf

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1、2010年第29卷第1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)}、0、j、＼综述与评论(Ic(p0无线传感器网络故障诊断与容错控制研究进展陈拥军，袁慎芳，吴键，张英杰(南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室。江苏南京210016)摘要：可靠性和可持续性是无线传感器网络(WSNs)研究的重要问题。从拓扑、能量、监测和安全等角度对WSNs故障诊断和容错控制方法进行详细的归纳和总结。对WSNs故障类型进行了划分，主要分为节点故障和网络故障，根据WSNs体系结构，介绍了节点自诊断、网络诊断和基站诊断3种故障诊断方法

2、，阐述了相关的容错控制技术，包括冗余机制、多路由设计、动态拓扑控制、传输协议优化、数据融合和智能方法。对WSNs容错控制技术目前存在的问题与未来发展趋势进行了探讨。关键词：无线传感器网络；故障诊断；容错控制中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)01-0001--05Researchprogressoffaultdiagnosisandfault·—tolerantcontrolinwirelesssensornetworksCHENYong-jun，YUANShen—fang，WUJian，ZHANGYing—jie(Aerona

3、uticKeyLaboratoryofSmartMaterialandStructure，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Thereliabilityandsustainabilityareveryimportantproblemsinwirelesssensornetworks(WSNs)．Recentresultsoffaultdiagnosisandfault—tolerantcontrolinwirelesssensornetworksares

4、urveyedfromsuchpointofviewastopology，energy，monitoringandsafety，etc．Severalmainfaultmodesareclassified，includingsensornodefaultsandnetworkfaults．Accordingtosystemstructureofwirelesssensornetworks，threefaultdiagnosismethods，self-diagnosis，network·diagnosisandbasestation—diagnosisareintro

5、duced．Relativefault—tolerantcontroltechnologiesarepresented，includingredundancymechanism，multi—routedesign，dynamictopologycontrol，transportprotocoloptimization，dataaggregationandintelligentmethod．Theproblemandfuturedevelopmenttrendoffault—tolerantcontroltechnologyinwirelesssensornetwork

6、sarediscussed．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；faultdiagnosis；fault—tolerantcontrol0引言断与容错控制解决方案。本文从拓扑、能量、监测和安全等无线传感器网络(WSNs)是一种全新的信息获取和处角度，对WSNs故障类型及其故障诊断与容错控制技术的理技术，在工业、军事、环境、医疗等领域有着广泛应用前发展进行归纳和总结，并对目前故障诊断和容错控制技术景。然而，作为一种分布式计算平台，其CPU速度、存储存在的问题及未来发展趋势进行探讨。1WSNs故障类型空间、电能和带宽等节点资源十分有

7、限，WSNs工作环境存WSNs由分布式传感器节点、汇聚节点、互联网(包括在不可预测性，外界各种干扰(如，温度、振动、电磁等)因卫星)和任务管理节点四部分组成。根据WSNs组成结构素容易引起网络出现射频冲突、时钟异步、电池耗尽、信号和实现功能，其故障可分为节点故障和网络故障2种。丢失和软件错误等故障，这将大大降低传感器节点的可靠1．1节点故障性，削弱或失效WSNs预定功能。及时地对网络各种异常状态做出诊断，寻找合理的容错控制方案，指导网络正常运WSNs有2种节点：传感器节点和汇聚节点，因此，节行，对提高WSNs的可靠性和鲁棒性具有重要的意义。点故障也分