无线传感器网络是21世纪物联网发展的重要支撑技术,其凭借大规模、低成本、自组织和低功耗等优良特性在社会生活的各个方面发挥着重要的作用。无线传感器网络通常部署在环境比较恶劣的地区且传感器节点自身携带能量有限,导致传感器网络容易出现故障。为了使WSN稳定、可持续运行,研究无线传感器网络故障诊断与修复技术具有重要的科研价值。无线传感器节点的故障类型分为软故障和硬故障两种,节点发生软故障时能进行通信,但是感知数据不正常,而发生硬故障时,节点之间不能通信。本论文主要针对WSN中发生软故障的节点进行故障诊断,对发生硬故障的节点进行连通修复。本文研究的创新点如下:1.本文提出了一种基于节能的WSN分簇式故障诊断算法。算法在对候选簇头的可靠性验证上进行了优化:1)在选取成员节点对簇头进行可靠性诊断时,只选取簇内成员节点中剩余能量较高、通信质量较好的η个节点参与。相比传统的分簇式故障诊断算法中所有成员节点都要参与对簇头的故障诊断,这样可以减少簇内成员节点中剩余能量较少的节点在诊断中的通信次数,延长其使用寿命。2)在对参与诊断的节点的观测值的采集时考虑了环境因素的影响,引入了 3δ概率原则,有效的提高了簇头的诊断准确度。然后将簇内成员节点的感测数据与诊断正常的簇头的感知数据进行比较,判断成员节点是否故障。通过与其它算法比较,本文提出的故障诊断算法在保持较高的故障诊断准确率的情况下,有明显的节能效果。2.本文提出了一种基于节点能量有效的移动修复方法。该算法针对传感器网络中的单个关键节点发生硬故障导致网络节点之间通信中断进行连接修复,首先通过引入Steiner点来确定失效关键节点的部分一跳节点向失效节点方向移动的位置,然后在选择失效节点的一跳节点进行移动时,根据以下三个因素来选择合适的一跳节点:首先考虑一跳节点在移动修复时若与其原有的邻居节点保持连接所能移动的距离,其次考虑节点的自身剩余能量能支持移动的距离,然后考虑移动的一跳节点距离移动位置的距离远近。与传统算法中只根据一跳节点距离移动位置远近来选择移动节点相比较,本文提出的修复算法使节点在移动修复后仍有足够的剩余能量来维持网络较长时间的运行。与其他修复算法相比,本文算法在修复后具有较高的连通修复可靠度,总移动节点数和总移动距离较小,能量方差比其他算法有较为明显的减小,验证了本文算法修复后节点能量均衡,延长了网络生命周期。图[21]表[1]参数[49]