[发明专利]一种无线传感器网络链路故障检测方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络链路故障检测方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)、建立无线传感器网络模型；

设待检测的无线传感器网络由n个节点组成，每个节点代表一个无线传感器，用拓扑图G＝(V,L)来描述n个传感器节点之间的正常通信，其中，V＝{1,2,…,n}为节点集；L＝{l_ij}为边集，节点i和节点j为边l_ij的两端节点；

(2)、对拓扑图G进行图分解；

遍历拓扑图G，找到拓扑图G中长度最大的一个环，记为C₁；剔除环C₁，然后继续寻找长度次大的一个环，记为C₂；以此类推，直到拓扑图G中寻找不到环，假设拓扑图G中共计寻找到p₁个环；

在拓扑图G中，剔除所有环，在剩下的图中，将连通的子图视为一棵树，没有边相连的孤立节点同样视为一棵树，假设拓扑图G中共计寻找到p₂个树；

将单独的一个环或一棵树作为一个子图，记为G_z＝(V_z,L_z)，z＝1,2,...,p，p＝p₁+p₂，其中，V_z为子图G_z的节点集，L_z＝{l_z,ij}为子图G_z的边集，G_z中第i个节点和第j个节点为边l_z,ij的两端节点；

(3)、遍历每一个子图，给每个子图中的每个节点赋初值，其中，第z个子图G_z的第i个节点的初值记为x_z,i[0]；

(4)、无线传感器网络的链路故障检测；

(4.1)、在子图G_z中，定义第i个节点的邻居集合为定义为邻居集合中的邻居节点的数量；

(4.2)、遍历子图G_z中各节点的邻居集合，找到所有节点中邻居节点个数最多的邻居集合，其节点数量记为

(4.3)、设置更新步长T，且满足

(4.4)、对子图G_z中每个节点，将更新步长T、初值记为x_z,i[0]代入式(1)：

其中，x_z,i[k]表示第k次迭代时第i个节点的状态值，i,j∈V_z，且i≠j；表示存在链路故障情况下子图G_z中第i个节点的实际邻居集合，且

对公式(1)进行迭代收敛求解，进而得到每个节点的状态解，记为x′_z,i,i＝1,...,n_z；

(4.5)、判断子图G_z中各节点的解是否满足如果不满足，则跳转至步骤(4.6)；否则，执行下列步骤：

(4.5.1)、遍历子图G_z中各节点的邻居集合，找到所有节点中邻居节点个数最少的邻居集合，其节点数量记为

(4.5.2)、重新设置更新步长且满足

(4.5.3)、对子图G_z中每个节点，将重新设置后的更新步长初值记为x_z,i[0]代入式(2)：

对公式(2)进行迭代收敛求解，进而得到每个节点的状态解为

(4.5.4)、对子图G_z中每个节点，保持每个节点的初值及更新步长不变，代入式(3)：

对公式(3)进行迭代收敛求解，进而得到每个节点的状态解为

(4.5.5)、遍历子图G_z中各链路l_z,ij∈L_z，判断其两端节点是否满足且如果满足，则判定链路l_z,ij故障，并将故障链路记录入故障链路集合如果不满足，则判定链路l_z,ij无故障；

(4.5.6)、对子图G_z检测结束，输出故障链路集合

(4.6)、如果不满足则执行下列步骤：

(4.6.1)、遍历子图G_z中各链路l_z,ij∈L_z，判断其两端节点是否满足x'_z,i≠x'_z,j，如果满足，则判定链路l_z,ij故障，并将故障链路记录入故障链路集合如果不满足，则判定链路l_z,ij无故障；

(4.6.2)、继续检测G_z中除去集合外的剩余链路是否发生故障，检测方法为：遍历各剩余链路，对于链路l_z,ij，改变x_z,i[0]为且G_z中其他节点的初值不变；

(4.6.3)、对链路l_z,ij的两端节点按照式(1)进行迭代收敛求解，进而得到两端节点的状态解为和再判断是否满足，如果满足，则判定链路l_z,ij故障，并将故障链路记录入故障链路集合如果不满足，链路l_z,ij无故障；

(4.6.4)、对子图G_z检测结束，并将所有的故障链路记录入故障链路集合

(4.7)、当遍历完各子图后，得到拓扑图G中的故障链路集合

至此，待检测的无线传感器网络的所有故障链路全部检测完成。