容忍节点失效的传感器网络空间范围查询算法

提出了一种容忍节点失效的空间范围查询处理算法GSA。给出了理论上最节省能量的网格大小设置。提出了一种基于网格的查询结果收集调度策略,以避免查询结果收集过程中的消息碰撞问题。系统地分析了算法在不同节点密度、节点失效概率和查询区域大小条件下的查询成功率,以及不同节点密度、查询消息大小、感知数据大小、查询区域大小、节点失效概率条件下的能量消耗。理论和实验表明,在多数情况下,GSA算法优于现有的IWQE算法。

二元双层耦合网络渗流行为分析

本文建立了节点和连边耦合的二元相互依赖网络模型(binary interdependent networks with node and edge coupling,BINNEC).该模型中,网络A节点随机依赖网络B多条边从而形成边依赖群,当边依赖群的失效比例超过网络失效容忍度μ时,导致网络A的节点失效.基于自平衡概率法建立起理论分析框架,通过对3种经典网络结构下的BINNEC网络进行计算机仿真验证,并分析了该模型面对随机攻击下的相变行为和关键阈值.研究结果表明3种网络结构下的BINNEC网络和一元耦合网络一样脆弱,网络的相变行为都是一阶相变.当网络节点的边依赖群规模m越大,网络鲁棒性增强;在网络的边依赖群规模一定时,节点的失效容忍度μ越大网络鲁棒性越强.本文进一步研究在m和μ相同条件下,网络的度分布对BINNEC的影响.研究可以为此类二元耦合网络鲁棒性提供一定的理论依据,同时也为现实网络的安全设计提供指导意义.

共因失效在定量安全分析中的应用探究

对于采用冗余架构的安全苛求产品,为证明其安全完整性等级满足相应的定量指标,结合IEC 61508和EN50129对共因失效的要求,探究共因失效在定量安全分析中的应用.通过TFFR计算结果对比分析,建议在分析证明独立性满足EN50129标准的前提下,定量安全分析可忽略共因失效的影响.

高速公路汽车追尾碰撞预警关键参数估计

为准确、可靠获取高速公路汽车追尾预警算法的关键参数,提出一种基于车辆相对运动典型工况的估计方法。根据高速公路车辆不同的相对运动典型工况建立多个卡尔曼滤波系统状态模型,以全球定位系统与车车通信信息结合雷达信息作为观测量,并在运行过程中检测、容忍传感器信息的不准确甚至失效,利用交互多模型算法,实时、准确、可靠的获取两车相对距离、速度、加速度以及碰撞时间等关键参数。仿真及实车试验结果表明,估计方法具有精度高、鲁棒性和适应性好的优点,且在传感器失效的情况下依然能取得较好的估计效果。

K连通的分簇式无线传感器网络拓扑控制算法研究

本文提出了一个K连通的分簇式无线传感器网络拓扑控制算法。该算法主要研究分簇过程中簇内骨干节点和冗余骨干节点的选择,以及簇内节点的睡眠调度。骨干节点的选择综合考虑了能量均衡、信道质量、节点失效以及节点移动性问题;睡眠调度则根据不同的节点类型采用不同的调度策略。仿真结果显示,该算法具有较好的拓扑稳定性和网络生存周期,并具有一定的失效容忍性。

能量高效的无线传感器网络空间范围查询处理算法

现有无线传感器网络空间范围查询处理算法能量消耗大且当节点失效时查询处理过程易被中断,无法返回查询结果.文中提出了一种能量高效的算法ESA(Energy-efficient Spatial window query processing Algorithm).它将查询区域划分为若干个网格,每个网格中有一个簇头节点负责收集所在网格中其它节点的感知数据,对这些数据进行聚集运算得到部分查询结果,并将其发送至下一个网格的簇头节点,直至收集到查询区域内所有节点的感知数据,以生成最终的查询结果.ESA算法只需查询区域内的节点发送一次数据消息,减少了发送的数据消息数目.根据ESA的能耗公式给出了两种网格划分和簇头节点选择算法,以降低算法分发查询消息消耗的能量.设计了一种利用节点冗余保证查询处理过程鲁棒性的算法,避免了ESA因节点失效而中断.提出了两种感知数据收集算法,以减少簇头节点收集其邻居节点感知数据的能耗.最后,对ESA算法和现有的IWQE算法(Itinerary-based Window Query Execution)的性能进行了系统的理论和实验分析.分析结果表明:在绝大多数情况下,ESA算法在能量消耗、查询成功率和查询结果质量方面优于IWQE算法.

基于环扇区的无线传感器网络K近邻查询处理算法

现有传感器网络环境下的K近邻查询处理算法没有考虑节点失效对查询处理的影响,导致查询结果极易丢失.提出一种基于环扇区的数据收集算法RISC,以保证查询处理过程的鲁棒性.给出理论上最节省能量的环扇区大小设置,以减少算法的能量消耗.系统地分析了算法在不同节点密度、节点失效概率和查询区域条件下的查询成功率和能量消耗.实验结果表明,在绝大多数情况下,提出的基于环扇区的K近邻查询处理算法优于现有的基于路线的算法.

应答器THR和TFFR分配及SIL等级探讨

CENELEC最新发布的欧洲标准EN50129-2018增加了TFFR概念,对危害的THR和功能的TFFR做了进一步的解释和说明。本文从THR及TFFR的分配出发,借鉴ETCS中欧标应答器的THR分配,并结合国内CTCS的应用实际,对应答器设备的THR及其功能的TFFR进行了分配,提出基于必要的假定约束,SIL2级安全功能的应答器设备能够满足应答器传输系统的安全目标,对应答器设备的开发和应用具有一定的指导意义。

密钥管理系统的入侵容忍设计

本文概要介绍了入侵容忍技术的特点、原理、应用现状和发展趋势,并具体分析了如何采用入侵容忍技术实现高生存强度的密钥管理系统。

基于故障树分配的单轨司机驾驶辅助系统的SIL等级探究

介绍了一种安全完整性等级(SIL)分配的方法——故障树(FTA)分配,首次应用在跨座式单轨列车司机驾驶辅助系统。基于EN 50126标准,阐述了如何通过可容忍危害发生率(THR)和可容忍功能失效率(TFFR)分配的方法,确定驾驶辅助系统在低需求下的SIL等级,基于必要的假设,相应的子系统需要满足SIL1的要求,为此类辅助安全防护系统的安全保证提供了一定的参考。