DFFR：无线传感器网络故障恢复的数据填补方法

对 于 实 际 部 署 的 无 线 传 感 器 网 络 ， 由于 野 外地 形 多 变 ，会 导 致 部 署 的非 均 匀 性 ，部 分 区域 会 出现 稀 疏 覆盖 的情 况 ，这些 稀 疏 覆盖 区域 的 节
点仅 能保证必要的连通 眭，一旦发生故障 ，会导
致 重 要数 据 的缺 失 ，从 而造 成 对 监 测 区域 现 状 呈 现 的不 完 整 及趋 势预 测 的不 准 确 。 因此 ，对 于 非
到修复 ，而是从整个簇 、整个网络的角度 出发 ，
保证 检 测 任 务 的正 常 执行 和 网 络 的可 用性 。通 过
对故障节点任务的迁移或者采 用邻居协作恢复故
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障 点 数 据 等 方 式 ，保 证 能 继 续提 供 关
稀 疏 问题 ，对 于 稀 疏 覆 盖 的 区 域 ，一 旦 节 点 发
算 、通信 能力的节 点 ，以 自组织方式 组网的 多
跳 网 络 ， 由 于 其 易 于 部 署 的特 点 常 被 用 于 野 外 作 业 或 者 军 事 作 业 的 场 合 。采 集 数 据 的 传 感 器
节点往往 曝露在 自然环境 中 ，随时 可能失去 能
（ ＤＦ Ｆ Ｒ ） ，实 现 一 定 程 度 上 的 无 线
整 计 算 参 数 ，将 调 整 后 的 预 测 数 据 填 入相 应位 置 ，从而达 到数 据恢 复 的 目 的 。 从 保 证 无 线 传 感 器 网 络 数 据 服 务 不 受 影 响 的 角 度 实 现 故 障 恢 复 ，故 障 恢 复 算 法 的 主 要 步骤 如 。 （ １ ） 基于Ｈ ａ ｕ ｓ ｄ Ｏ ｒ ｆ ｆ 距离分析 ， 搜 索 故 障 节 点 ｓ， 的 参 考 点 集
电信技
Ｄ Ｆ Ｆ Ｒ： 无线传感器网络 故障恢复的数据填补方法
吴赞 红’ 黄远 丰 熊 刚。 仝 晓明
１ ． 广东 电 网电力 调度 控制 中心
２ 广东 电 网公司珠 海供 电局
３ ． 广东 电 网公司佛 山供 电局
４ ． 北 京邮 电大学
针 对 无 线传 感 器 网络 中 ，由于 节 点 的非 均 匀部 署 导致 部 分 区域 缺 少足 够 的节 点 共 同完 成 故障 恢 复 ，以及 不可 信 节点 导 致 的故 障恢 复 结 果 不正 确 问题 ，提 出一 种 新 的邻 居协 作 数据 填 补 方 法 ，通 过计 算节 点 间 的 Ｈａ ｕ ｓ ｄ ｏ ｒ ｆ ｆ ￣ Ｅ 离 ，选 择参 照 节点 ，用节 点可 信度 过 滤参 照节 点 中的 不可 信节 点 ，使 用指 数平 滑预 测填 补数 据 ，并 采取 Ｈａ ｕ ｓ ｄ 。ｒ ｆ ｆ 距离 来 反馈调 整 计 算参 数 ，最终 完成 填 补数 据 ，与 现有 算法 相 比 ，在节 点稀 疏且 包 含 不 可信 节 点 的情况 下依 然 保持 优 异 的故 障恢复 能 力。 无线传 感器 网络 故障 恢复 数据填 补 Ｈａ ｕ ｓ ｄ ｏ ｒ ｆ ｆ ￣ Ｅ 离 由 许 多 具 有 感 知 、 计
点 的 功 能 或 位 置 来 实现 网 络 的 恢 复 ，另 一 种 则 是 增 加 额 外 的节 点 来 恢 复 网 络 连 接 。 这 些 故 障 恢 复 方 法 均 回 避 了 以 下 两 个 问 题 。 一 是 邻 居 节 点 的故 障 问 题 ，简 单 选 取 邻 居 节 点 参 与 故 障 恢 复 ，若 所 选 取 的邻 居 节 点 数 据 有 误 ，必 然 导 致 恢 复 结 果 的 不 正 确 。二 是 节 点
均匀部署 的无线传感器网络 ，稀疏覆盖 区域的节 点故障『 灰复尤其需要关注 ，这对于维持无线传感
器 网 络的 服 务质 量 非 常 重要 。 现 有 的 无 线 传 感 器 网 络 节 点 故 障 恢 复 方 法 主 要 有 两 种 类 型 。一 是 通 过 调 整 网 络 中 现 有 节
源 供 给 ，甚 至 丧 失 部 分 性 能 ，因 此 ，节 点 故 障
是 网 络 管 理 中 必须 要关 注 的 问题 。
生 故 障 ， 其 周 围 可 用 于 参 照 的邻 居 节 点 数 量 有 限 ，不 足 以用 于 故 障恢 复 。 无 线 传 感 器 网络 是一 种 以 数 据 为 中心 、任 务驱 动 型 的 网络 。这 个特 点 使 得对 其 故 障 恢复 不 同于 传 统 的无 线 网络 ，在 无 线 传感 器 网 络 中终 端 用 户并 不 关 心 单个 节 点 的状 态 和其 采 集 的信 息 ， 而 是 关 注 整 个 检 测 区域 的 情 况 ，如 湿 度 、温 度 等 。 因此 ，无 线传 感 器 网络 故 障恢 复 虽 然从 节 点 故 障着 手 ，但是 目标 并非 保 证 每个 故 障 节 点都 得
一
来 选 取 邻 屑 节 点 ，了 ＿ Ｆ 采用 可信度 计算 的方 式来过 滤邻 居 中的小 可信 节点 ；
然后 采取 指数半 滑的 方法 计算 填补数 据 ，并 冉 次 通 过 节 点 ＨＤＳ ｝ 析来反馈调
键 服 务 ，则可 以 认 为 网络 已经 恢 复 。 此 外 ， 考 虑 无 线 传 感 器 网 络 临测 数 据 的 特 点 ，监 测 数 据 均 按 照 一 定频 率 采 样 的 方 式 挟 得 ，这 种 采 样 获 得 的 数 掘 必 然 是 一 种 离 散 数 据 。 因 此 ， 下 面 提 出 基 丁 数 据 填 补 的 故 障 恢 复 算 法
方 法 来 找 到 足 够 的 参考 节 点 。 Ｈａ ｕ ｓ ｄ ｏ ｒ ｆ ￣ 离 作为 距 离 的测 度 ，被 广 泛 应 用 于 判断 两 个 点 集 问 的相 似 件 ， 从 向判 别 离散 曲线 的相 似 性 。Ｈａ ｕ ｓ ｄ ｏ ｒ ｆ 距 离是 描 述 两 个 点 集 之 『 Ｈ Ｊ 相 似 程 度 的