CN107360587A - 基于电网监测应用的无线传感器网络失效信标识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在电网监测应用中的传感器信标节点失效识别技术，属于无线传感器网络定位技术领域。在电网监测应用中，节点坐标对物理事件(如电压电流异常等故障)的标记起着至关重要的作用，而少数信标节点容易受到强电磁干扰造成定位失效甚至节点损坏，本方法通过信标节点之间相互定位来识别已经失效的定位信标节点。本发明可以由网络自动识别已失效信标节点，提高电网事件的定位准确率，降低失效信标节点所产生的负面影响。

Description

基于电网监测应用的无线传感器网络失效信标识别方法
技术领域
本发明涉及在基于传感网的电网监测应用中，在信标失效的情况下，查询并识别失效信标，尽量减少信标失效对节点定位的影响，提高电网监测效率和准确率，属于无线传感器网络定位的技术领域。
发明内容
本发明是针对电网监测应用中中信标失效情况，为了提高信标的定位准确率，提出的一种方法。
本发明为实现以上发明目的采用技术方案如下：基于电网监测应用的无线传感器网络失效信标识别方法，包括以下步骤：
步骤1，按信标节点编号顺序选用距离该信标节点最近的5个信标来为之定位。从选出来的5个信标中组合选取4个信标，使用选出的4个信标为某个信标0进行定位计算。假设由信标a，b，c，d为信标i进行定位，则i坐标值计算为
其中表示由信标a，b，c采用三边测量法为信标i定位所得坐标，表示信标a，b，c到i的距离均值。
步骤2，计算定位结果与该信标(自身定位系统测得)坐标的距离差 其中(xi，yi，zi)表示自身定位所得坐标。对每个信标设置一个变量X[i]，依次对所有信标都做完上述过程。
步骤3，所有距离差统计后，选取所有超出某预设阈值δ的距离差，根据k均值聚类算法分为准确和不准确2类。
步骤3-1先随机选取2个信标作为初始的聚类中心。
步骤3-2计算每个信标与各个聚类中心之间的距离，把每个信标分配给距离它最近的聚类中心。聚类中心以及分配给它们的信标就代表一个聚类。
步骤3-3全部信标都被分配后，每个聚类的聚类中心会根据聚类中现有的信标被重新计算。
步骤3-4重复步骤3-2和步骤3-3，直至满足以下条件之一：(1)节点不再分配给不同的聚类。(2)聚类中心不再发生变化。(3)误差平方和局部最小。
步骤4，出现一组不准确的结果，则对不准确结果中的所有信标(定位与被定位)的变量X[i]自增1。对所有组数据统计完成后，将X[i]中值最大对应的信标找到，并认为其是失效的。
步骤5，若在步骤4中作为定位信标的某个节点被判定为失效信标，并且在步骤3中该组数据被判定属于准确类，则该组数据中的被定位信标也为失效信标。
步骤6，排除失效节点，并重复以上步骤1-5。直至最后所有距离差都没有超过阈值δ时停止。完成失效信标的识别。
本发明采用上述技术方案，具有以下优点：
(1)本方法针对信标失效问题，可以由信标自动进行失效的筛选和识别，无需额外的节点部署。
(2)本方法可以通过设置阈值δ大小来调节信标定位的偏差程度，避免过于严格的偏差识别造成有效信标过少的问题。
附图表说明
图1为发明中基于电网监测的无线传感器网络部署示意图
图2为发明中距离差数据示意表
图3为发明中本方法的流程图。

Claims (3)

1.一种基于电网监测应用的无线传感器网络失效信标识别方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，按信标节点编号顺序选用距离该信标节点最近的5个信标来为之定位。从选出来的5个信标中组合选取4个信标，使用选出的4个信标为某个信标0进行定位计算。假设由信标a，b，c，d为信标i进行定位，则i坐标值计算为
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其中表示由信标a，b，c采用三边测量法为信标i定位所得坐标，表示信标a，b，c到i的距离均值。步骤1结束后，对于每个节点都有组坐标。
步骤2，计算定位结果与该信标(自身定位系统测得)坐标的距离差 其中(xi，yi，zi)表示自身定位所得坐标。对每个信标设置一个变量X[i]，依次对所有信标都做完上述过程。
步骤3，所有距离差统计后，选取所有超出某预设阈值δ的距离差，根据k均值聚类算法分为准确和不准确2类。
步骤4，出现一组不准确的结果，则对不准确结果中的所有信标(定位与被定位)的变量X[i]自增1。对所有组数据统计完成后，将X[i]中值最大对应的信标找到，并认为其是失效的。
步骤5，若在步骤4中作为定位信标的某个节点被判定为失效信标，并且在步骤3中该组数据被判定属于准确类，则该组数据中的被定位信标也为失效信标。
步骤6，排除失效节点，并重复以上步骤1-5。直至最后所有距离差都没有超过阈值δ时停止。完成失效信标的识别。
2.根据权利要求1所述的基于电网监测应用的无线传感器网络失效信标识别方法，其特征在于，所述步骤3的具体实施如下：
步骤3-1先随机选取2个信标作为初始的聚类中心。
步骤3-2计算每个信标与各个聚类中心之间的距离，把每个信标分配给距离它最近的聚类中心。聚类中心以及分配给它们的信标就代表一个聚类。
步骤3-3全部信标都被分配后，每个聚类的聚类中心会根据聚类中现有的信标被重新计算。
步骤3-4重复步骤3-2和步骤3-3，直至满足以下条件之一：(1)节点不再分配给不同的聚类。(2)聚类中心不再发生变化。(3)误差平方和局部最小。
3.根据权利2要求所述的基于电网监测应用的无线传感器网络失效信标识别方法，其特征在于，预设阈值δ的设置取决于网络内部署范围大小S及信标数量N，δ可以默认设置为
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