Skip to main content
SUPERVISOR
Jafar Ghaisari,Javad Askari
جعفر قیصری (استاد راهنما) جواد عسگری مارنانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mina Moradi Kordmahalleh
مینا مرادی کردمحله

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Fault Tolerant and Distributed Detection of Two Simultaneous Events in Wireless Sensor Network
A Wireless Sensor Network (WSN) is composed of a large number of distributed tiny sensor nodes which report data from an environmental phenomenon. Each sensor node consists of measurement devices, computational resources, a communications component, and a finite power source. Typically, the sensor nodes are densely deployed, prone to failure, and limited in power. In centralized data processing, all of the sensor nodes data's and their geography locations are sent to a central processor. But because of requirements in communication bandwidth usage reducing, reliability increasing and cost decreasing in WSN application, employing of this structure is not suitable. As a result a distributed data processing scheme is considered in WSN applications. In this scheme, some local processing is done on each sensor nodes then only condensed information sent to central processors. Event region detection and faulty sensor recognition are two major research issues in WSN. In this thesis, a distributed processing scheme is proposed to detect two simultaneous events in WSN area. This procedure consists of two processing layers, local detection layer and final detection layer. This detection procedure is designed based on hypothesis tests and Bayesian detection criteria. By applying three hypothesis including normal, first event, and second event, the risk function in the Bayesian detection criteria is defined based on the priori probability of each hypothesis and probability of each option may be happened in decision making. Then decision rules are obtained via minimization of the risk function. In chapter 4, a fault- tolerant algorithm is proposed to improve the precision of detection of two events in presence of sensor fault. By proposing all the sensor faults that may be occurred in decision making layers, and in occurrence of specific probability of sensors fault, computation of the optimal thresholds used in first layer of decision making will be attainable. By using a numerical method, the optimal values of thresholds are calculated such that the overall risk function is minimized. Sensor networks are usually deployed in uncontrolled and harsh environments and observations are associated with noises by excessive variance which may corrupt the observations. Since the probability of sensor fault not been determined before detection of two events, it is necessary to recognize the faulty sensors. On the next step of this thesis, improved distributed fault detection has been employed to recognize the sensor nodes which have a noise with excessive variance. Therefore, the error probability of the two events detection is reduced by elimination of faulty nodes decisions in the second processing layer. To show the accuracy and efficiency of the proposed methods, numerical examples are presented in all chapters and the simulation results are compared. Keywords: Two Simultaneous events detection; Distributed data processing; Wireless Sensor Network; Bayesian criteria; Fault- tolerant; Improved distributed fault detection
شبکه سنسوری بی‌سیم به مجموعه‌ای از گره های سنسوری کوچک اطلاق می شود که با پخش در محیط، وظیفه تولید و جمع‌آوری مشاهدات از محیط فیزیکی در ناحیه مورد علاقه را بر عهده دارند. گره‌های سنسوری شامل، ابزار اندازه‌گیری، واحد محاسباتی، ابزارهای ارتباطی و منابع انرژی هستند. از خصوصیات مهم شبکه های سنسوری بی‌سیم آنست که،گره های سنسوری عموماً به طور متراکم توزیع می‌شوند، امکان خرابی برای آن‌ها بالا و منابع انرژی آن ها محدود است. ساختار پردازش اطلاعات توزیع شده، به دلیل کاهش پهنای باند مورد نیاز، افزایش قابلیت اطمینان و کاهش هزینه تمام شده، به عنوان روشی مناسب جهت بکارگیری در شبکه های سنسوری بی سیم مورد توجه قرار گرفته است. در کاربرد شبکه‌های سنسوری بی‌سیم، شناسایی ناحیه وقوع رخداد و شناسایی سنسورهای خراب، دو موضوع با اهمیت می باشند. در این پایان نامه، شناسایی ناحیه وقوع دو رخداد به طور همزمان، با استفاده از ساختار پردازش اطلاعات توزیع شده، با دو لایه پردازش محلی و نهایی و بر اساس معیار بهینه سازی بیزین مورد بررسی قرارگرفته است. در بکارگیری معیار شناسایی بیزین با در نظر گرفتن سه فرض شامل وضعیت نرمال، رخداد اول و رخداد دوم، تابع ریسک بر اساس احتمال وقوع تمامی حالت های تصمیم گیری و احتمال قبلی وقوع هر یک از فرضیات، تعریف شده است؛ و در نتیجه قوانین تصمیم گیری با تمرکز بر کمینه سازی تابع ریسک حاصل می شوند. همچنین در این پایان نامه، الگوریتم شناسایی دو رخداد با قابلیت تحمل خرابی در شبکه سنسوری بی‌سیم پیشنهاد شده است. به این ترتیب، با مشخص بودن درصد احتمال خرابی سنسور قبل از شروع فرآیند شناسایی دو رخداد، می توان مقادیر آستانه بهینه مورد نیاز در لایه اول تصمیم گیری را تعیین نمود. تعیین مقادیر آستانه با هدف کمینه سازی احتمال خطای شناسایی دو رخداد در حضور خرابی سنسور و با استفاده از روش های عددی حاصل می شود. شبکه های سنسوری بی سیم عموماً در شرایط سخت و نامناسب بکارگرفته می شوند؛ در نتیجه مشاهدات سنسور ها همواره با نویز همراه هستند. آنچه مسلم است، همراه بودن مشاهدات به نویز بالا، منجر به انحراف داده ها از آن چه که در واقعیت در حال وقوع است، می شود. در گام بعدی این پایان نامه، برای شناسایی گره های سنسوری معیوب که دارای نویز با واریانس افزوده می باشند، از الگوریتم شناسایی خرابی توزیع شده بهبود یافته بهره گرفته شده است. در نتیجه با حذف تصمیمات محلی مربوط به سنسورهای خراب شناسایی شده، احتمال خطا در شناسایی دو رخداد کاهش داده شد. همچنین در هر فصل، برای بررسی صحت و کارایی عملی روش های پیشنهادی، مثال های عددی تحلیل و بررسی شده و نتایج شبیه سازی ها مورد مقایسه قرار گرفته است. کلمات کلیدی: شناسایی دو رخداد همزمان؛ پردازش توزیع شده داده ها؛ شبکه سنسوری بی سیم؛ معیار شناسایی بیزین؛ تحمل خرابی؛ شناسایی خرابی توزیع شده بهبود یافته

ارتقاء امنیت وب با وف بومی