可容錯周界入侵探測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、如今，周界入侵探測系統(tǒng)已經(jīng)成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSNs）的重要應(yīng)用之一，被廣泛地布置在國境線、機(jī)場周邊、海岸線等處用以探測非法入侵。由于無線傳感器節(jié)點(diǎn)體積小，感知、計算和通信等能力有限，容易因環(huán)境噪聲或自身故障的影響而使探測結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，設(shè)計和實現(xiàn)一套能抵抗環(huán)境噪聲和傳感器故障影響的可容錯周界入侵探測系統(tǒng)，充滿挑戰(zhàn)且意義重大。
　　本文闡述了周界入侵探測系統(tǒng)中傳感器節(jié)點(diǎn)的有向概

2、率感知模型、故障模型、網(wǎng)絡(luò)模型，在此基礎(chǔ)上通過節(jié)點(diǎn)內(nèi)容錯算法、節(jié)點(diǎn)間容錯算法、信任管理與故障節(jié)點(diǎn)判定算法三個環(huán)節(jié)實現(xiàn)了系統(tǒng)的容錯，并給出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了系統(tǒng)硬件的主控模塊、組網(wǎng)模塊、遙控模塊、接口模塊、GPRS模塊、電源模塊、防水外殼和接口，完成了探測節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)的硬件組裝。實現(xiàn)了探測節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)的嵌入式編程，使上述兩類節(jié)點(diǎn)可運(yùn)行節(jié)點(diǎn)內(nèi)容錯算法，并可自動組網(wǎng)和將探測到的信息發(fā)送到控制中心。系統(tǒng)的控制中心通過

3、服務(wù)器編程實現(xiàn)，可運(yùn)行節(jié)點(diǎn)間容錯算法、信任管理與故障節(jié)點(diǎn)判定算法，并完成數(shù)據(jù)的存儲與展示。最后，通過實驗驗證了系統(tǒng)的容錯性能，并通過仿真分析了部署參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。
　　本文從實際應(yīng)用場景出發(fā)，建立了周界入侵探測系統(tǒng)的模型，創(chuàng)新地提出了可容錯周界入侵探測算法并進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)。基于上述算法，設(shè)計硬件和軟件，實現(xiàn)了能抵抗環(huán)境噪聲和傳感器故障影響的可容錯周界入侵探測系統(tǒng)。通過實驗和仿真對系統(tǒng)的容錯性能進(jìn)行了驗證，結(jié)果顯示該系統(tǒng)在實驗