船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息感知信任度模型

莊 洋， 劉克中， 陳默子， 馬 杰，2， 胡 招

(1.武漢理工大學(xué) 航運(yùn)學(xué)院,武漢 430063；2.內(nèi)河航運(yùn)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430063；3.國(guó)家水運(yùn)安全工程技術(shù)研究中心,武漢 430063)

2017-04-23

國(guó)家自然科學(xué)基金(51479157)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(WUT-2016-ZY-058；WUT-2015-HY-B1-10)；內(nèi)河航運(yùn)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金(NHHY2015003)

莊 洋(1990—)，女，吉林通化人，碩士生，從事交通信息工程研究。E-mail: 493719003@qq.com 劉克中(1975—), 男, 湖北石首人，教授，博士生導(dǎo)師，博士，從事交通信息控制研究。E-mail: kzliu@whut.edu.cn

1000-4653(2017)03-0044-05

船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息感知信任度模型

莊 洋1,2,3， 劉克中1,2,3， 陳默子1， 馬 杰1，2， 胡 招1

(1.武漢理工大學(xué) 航運(yùn)學(xué)院,武漢 430063；2.內(nèi)河航運(yùn)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430063；
3.國(guó)家水運(yùn)安全工程技術(shù)研究中心,武漢 430063)

準(zhǔn)確感知信息是船載傳感網(wǎng)絡(luò)的重要難題，船舶復(fù)雜的艙室結(jié)構(gòu)和金屬材質(zhì)在一定程度上會(huì)影響無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)感知信息的準(zhǔn)確性。對(duì)此，在分析船舶環(huán)境及無(wú)線信號(hào)傳輸特性的基礎(chǔ)上，針對(duì)船載傳感網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦?，利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空相關(guān)特性，建立節(jié)點(diǎn)信息感知信任度評(píng)價(jià)模型。通過(guò)仿真試驗(yàn)分析，驗(yàn)證這種利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦詫?duì)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行感知的信任度評(píng)價(jià)模型是有效的。

船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；時(shí)空相關(guān)性；感知信任度模型

船舶環(huán)境智能感知是船舶智能化領(lǐng)域的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)因具有可完全移動(dòng)式操作、安裝靈活和便于維護(hù)等特點(diǎn)而被引入到船舶監(jiān)控系統(tǒng)中。[1-2]已有的關(guān)于船載傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的研究主要是圍繞應(yīng)用的可行性及解決網(wǎng)絡(luò)通信問(wèn)題展開(kāi)的。在可行性研究方面，相關(guān)學(xué)者[3-6]分別針對(duì)某一要素(如貨物、環(huán)境溫度等)的監(jiān)控及整個(gè)船舶無(wú)線傳感監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的可行性進(jìn)行研究。在實(shí)現(xiàn)船載無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信研究方面：KDOUH等[4]主要針對(duì)整艘船舶的網(wǎng)絡(luò)通信問(wèn)題開(kāi)展研究，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信試驗(yàn)進(jìn)行描述分析；KANG等[6]將船上所有服務(wù)連接到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，建立一個(gè)多連接船舶監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)而打造自動(dòng)化、智能化服務(wù)的智能船舶。然而，已有研究對(duì)船舶環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)信息準(zhǔn)確度的影響的分析并不充分，這里主要對(duì)船舶環(huán)境對(duì)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的信息感知準(zhǔn)確性問(wèn)題進(jìn)行研究。

通過(guò)引入無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)構(gòu)建船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)能很好地解決傳統(tǒng)監(jiān)控方式的弊端。然而，船舶復(fù)雜的艙室結(jié)構(gòu)和金屬材質(zhì)會(huì)在一定程度上影響無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)感知信息的準(zhǔn)確性。船舶的甲板、艙壁及水密門結(jié)構(gòu)等均為金屬材質(zhì)，會(huì)阻隔或干擾無(wú)線信息的傳輸，進(jìn)而影響節(jié)點(diǎn)感知信息的能力。[5-6]因此，對(duì)船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)感知信息處理問(wèn)題進(jìn)行研究是必要的。

本文主要研究船舶環(huán)境對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)信息感知的影響及信息處理方法。通過(guò)分析船舶環(huán)境及無(wú)線信號(hào)的傳輸特性，研究船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣鳎唤Y(jié)合無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空相關(guān)特性，建立評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)感知信息的信任度模型，并通過(guò)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證所提出模型的有效性。

1 船載環(huán)境下的無(wú)線傳輸特性

1.1船舶環(huán)境內(nèi)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)船舶環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)，研究船舶內(nèi)的典型場(chǎng)景，并在該典型場(chǎng)景中進(jìn)行ZigBee節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信試驗(yàn)，梳理船舶環(huán)境下的無(wú)線傳輸特性。試驗(yàn)選取運(yùn)營(yíng)于長(zhǎng)江中下游武漢到上海段的某散貨船為試驗(yàn)船，該船總長(zhǎng)83.5 m，型寬14.2 m，型深7.6 m，前后設(shè)有艏樓和艉樓，艉樓有3層甲板，舯部有2個(gè)貨艙，設(shè)有雙層底。為得到2.4 GHz無(wú)線信號(hào)在船舶典型場(chǎng)景中的通信特點(diǎn)，分別在空曠甲板、船舶內(nèi)部貫穿空間、艙壁分割的艙室空間、艙門分割空間、水密門分割空間和甲板分割空間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信試驗(yàn)。

試驗(yàn)中，2個(gè)節(jié)點(diǎn)分別設(shè)置在距離甲板1.2 m高的位置處，具體的傳輸參數(shù)設(shè)置為：發(fā)射頻道選用11，每次測(cè)試發(fā)送1 000個(gè)數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包傳輸速率為50 p/s，發(fā)射端輸出功率為0。數(shù)據(jù)傳輸在船舶振動(dòng)、船員出入等典型的外在干擾下進(jìn)行，采用一發(fā)一收，并通過(guò)屏幕輸出接收結(jié)果。試驗(yàn)主要通過(guò)信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)和接收丟包率(PER)2個(gè)參數(shù)衡量無(wú)線通信鏈路的質(zhì)量，具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1～圖4。

圖1 空曠甲板通信測(cè)試結(jié)果

圖2 船舶艙室內(nèi)通信測(cè)試結(jié)果

由圖1可知：在主甲板上，信號(hào)的衰減值及無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)膩G包率隨著傳感節(jié)點(diǎn)距離的增大而逐漸增大，但在所有組別的試驗(yàn)條件下，傳輸效果都較好，信號(hào)衰減均<82 dB·m，數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膩G包率都<8‰。

由圖2可知：在艙室空間內(nèi)部，節(jié)點(diǎn)之間通信的效果相比空曠甲板有所降低，主要體現(xiàn)在傳輸?shù)膩G包率上，但傳輸?shù)臏?zhǔn)確率仍可達(dá)到98%以上；同時(shí)，傳輸質(zhì)量雖整體有所下降，但其隨距離的增大而下降的幅度相比空曠甲板區(qū)域較小。

圖3 船舶內(nèi)分割空間之間通信測(cè)試結(jié)果

圖4 水密門處不同發(fā)射功率通信測(cè)試結(jié)果

由圖3可知：阻擋物不同，信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量會(huì)有一定的差異，普通艙門對(duì)無(wú)線信號(hào)的傳輸幾乎沒(méi)有影響，而在被艙壁阻隔無(wú)艙門連通的情況下，無(wú)線信號(hào)的傳輸基本無(wú)法進(jìn)行；同時(shí)，水密艙門對(duì)信號(hào)的阻隔作用非常明顯，其路徑損耗為88 dB·m，傳輸?shù)膩G包率也超過(guò)7%。雖然單層甲板阻隔在樓梯附近的信號(hào)路徑損耗較大(與水密艙門相當(dāng))，但其丟包率只有2.3%左右。此外，在相鄰甲板通信測(cè)試中，當(dāng)收發(fā)端遠(yuǎn)離樓道時(shí)，節(jié)點(diǎn)間幾乎不能形成有效通信。鑒于水密艙門對(duì)無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)挠绊戄^大，可通過(guò)加大發(fā)射功率來(lái)提高通信質(zhì)量(如圖4所示)。

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果分析，可看出：

1)當(dāng)無(wú)艙壁阻隔同層甲板空間或同一艙室內(nèi)部時(shí)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線通信均能得到較好的傳輸效果。

2)當(dāng)收發(fā)節(jié)點(diǎn)位于不同艙室，節(jié)點(diǎn)間被艙壁阻隔且無(wú)艙門連通時(shí)，收發(fā)節(jié)點(diǎn)之間幾乎不能通信。

3)當(dāng)收發(fā)節(jié)點(diǎn)位于不同艙室，但中間設(shè)有普通艙門時(shí)，節(jié)點(diǎn)間基本上可正常通信。

4)當(dāng)收發(fā)節(jié)點(diǎn)分別位于相鄰層甲板時(shí)，僅能通過(guò)樓道或艙口等空間連通位置實(shí)現(xiàn)通信。

1.2船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)試驗(yàn)

根據(jù)“1.1”節(jié)中的試驗(yàn)結(jié)論，在船舶上進(jìn)行小型組網(wǎng)試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)部署方案進(jìn)行調(diào)節(jié)，節(jié)點(diǎn)部署情況見(jiàn)圖5。

圖5 節(jié)點(diǎn)部署情況

1.2.1貨艙甲板

節(jié)點(diǎn)1，節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)3：由于在空曠甲板上不論收發(fā)端之間能否互見(jiàn)，均能得到良好的無(wú)線信號(hào)傳輸效果，故節(jié)點(diǎn)按其自身在空曠環(huán)境下的通信范圍分布即可滿足甲板上的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求。

1.2.2船舶內(nèi)部

(1)節(jié)點(diǎn)4與節(jié)點(diǎn)5：由于在同一艙室內(nèi)無(wú)線信號(hào)具有很好的傳輸效果，故節(jié)點(diǎn)可按照“1.2.1”節(jié)的情況進(jìn)行部署。

(2)節(jié)點(diǎn)5與節(jié)點(diǎn)6，節(jié)點(diǎn)7與節(jié)點(diǎn)8：雖然普通艙門對(duì)無(wú)線信號(hào)的傳輸有小幅阻隔作用，但對(duì)傳輸準(zhǔn)確率的影響不大，將艙門兩側(cè)的節(jié)點(diǎn)盡量布置在靠近門縫的位置(見(jiàn)圖6)，可在一定程度上提高節(jié)點(diǎn)間的通信質(zhì)量。

圖6 試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)部署場(chǎng)景

(3)節(jié)點(diǎn)9與節(jié)點(diǎn)10：水密艙門對(duì)無(wú)線信號(hào)的傳輸有很強(qiáng)的阻隔作用，試驗(yàn)通過(guò)增大發(fā)射功率來(lái)提高通信質(zhì)量。但是，這種方法會(huì)增加能量消耗，因此應(yīng)將水密門節(jié)點(diǎn)安放在易更換電池的位置或運(yùn)用船載固有系統(tǒng)為其供電。

1.2.3層與層之間

由于不同層的甲板間只有樓梯附近可實(shí)現(xiàn)有效通信，因此分別在2層的樓梯處布置傳感器節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)上述部署方案，在船舶上進(jìn)行小型組網(wǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)中各節(jié)點(diǎn)均能正常啟動(dòng)，并加入網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，將數(shù)據(jù)傳輸給控制端。圖7為節(jié)點(diǎn)5感知到的溫度曲線。由試驗(yàn)結(jié)果可確定提出的節(jié)點(diǎn)布置方案具有現(xiàn)實(shí)可行性。

2 船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)分析

通過(guò)對(duì)船舶典型場(chǎng)景及網(wǎng)絡(luò)通信試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行

圖7 節(jié)點(diǎn)5感知溫度曲線

分析可知，整艘船舶是由若干個(gè)密閉的金屬艙室構(gòu)成的，每個(gè)艙室內(nèi)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，并利用匯聚節(jié)點(diǎn)接入整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖8)主要由單個(gè)艙室、單層甲板及甲板間通信等3部分組成，其中：?jiǎn)蝹€(gè)艙室為船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立的基礎(chǔ)單元；單層甲板的網(wǎng)絡(luò)主要由感知節(jié)點(diǎn)、連接艙室單元的匯聚節(jié)點(diǎn)和連接其他層甲板的匯聚節(jié)點(diǎn)構(gòu)成；整個(gè)船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)以這種單元結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連接。在船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，需在一些固定位置處部署匯聚節(jié)點(diǎn)，因?yàn)椴煌恢锰幍膮R聚節(jié)點(diǎn)具有不同的連接作用。固定作用的匯聚節(jié)點(diǎn)有門節(jié)點(diǎn)、水密門節(jié)點(diǎn)和樓梯節(jié)點(diǎn)，分別用來(lái)連接艙室單元、水密門兩端及相鄰甲板單元的局部網(wǎng)絡(luò)。一般節(jié)點(diǎn)的感知信息僅與節(jié)點(diǎn)所處單元的局部信息有關(guān)，通過(guò)不同作用的匯聚節(jié)點(diǎn)將信息傳遞至基站。因此，船舶環(huán)境對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息感知的影響主要體現(xiàn)在信息傳遞及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，且大量匯聚節(jié)點(diǎn)的添加也會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)信息產(chǎn)生影響。

圖8 船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3 基于信息權(quán)重的節(jié)點(diǎn)信息感知信任度模型

由上述分析可知，影響節(jié)點(diǎn)信息感知準(zhǔn)確度的因素主要來(lái)自于局部網(wǎng)絡(luò)，因此利用節(jié)點(diǎn)的局部鄰域信息及節(jié)點(diǎn)間的時(shí)空相關(guān)性建立節(jié)點(diǎn)感知信息權(quán)重。在此基礎(chǔ)上建立節(jié)點(diǎn)信息感知信任度模型，主要由節(jié)點(diǎn)自身感知信任度和鄰域節(jié)點(diǎn)判斷感知信任度2部分構(gòu)成。

3.1基于空間相關(guān)性的節(jié)點(diǎn)感知信息權(quán)重

在局部網(wǎng)絡(luò)中，影響節(jié)點(diǎn)感知事件源信息的主要因素是距離，特別是在船舶這種多遮擋和多干擾的環(huán)境內(nèi)。同時(shí)，在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)的感知信息與鄰居節(jié)點(diǎn)具有一定的相關(guān)性，且距離越近相關(guān)性越強(qiáng)，其觀測(cè)數(shù)據(jù)越接近鄰居節(jié)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。因此，利用節(jié)點(diǎn)間的空間相關(guān)性建立節(jié)點(diǎn)感知信息的權(quán)重模型。

例如，在圖10給出的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，以中心節(jié)點(diǎn)1為信源，利用鄰居節(jié)點(diǎn)信息及節(jié)點(diǎn)間距離建立對(duì)節(jié)點(diǎn)1的感知信息評(píng)價(jià)權(quán)重。圖10a)中，節(jié)點(diǎn)2與中心節(jié)點(diǎn)的距離要大于節(jié)點(diǎn)5與中心節(jié)點(diǎn)的距離，因此節(jié)點(diǎn)5與中心節(jié)點(diǎn)的相關(guān)性更強(qiáng)。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)1的局部網(wǎng)絡(luò)中不同的節(jié)點(diǎn)信息組合對(duì)節(jié)點(diǎn)的信息判斷也是不同的,具體為：節(jié)點(diǎn)分布的幾何精度因子越小，中心節(jié)點(diǎn)判斷的準(zhǔn)確度越高。在事件檢測(cè)中(見(jiàn)圖10b))，節(jié)點(diǎn)2，節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)6的信息組合對(duì)節(jié)點(diǎn)1判斷的準(zhǔn)確度要高于節(jié)點(diǎn)2，節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4的信息組合。

a)節(jié)點(diǎn)間距離關(guān)系b)節(jié)點(diǎn)感知信息評(píng)價(jià)

圖10 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的空間相關(guān)性

基于以上思路，利用事件發(fā)生區(qū)域鄰近節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)的相似性，建立基于空間相關(guān)性的節(jié)點(diǎn)感知信息權(quán)重。根據(jù)節(jié)點(diǎn)ni與事件源S之間相關(guān)系數(shù)ρ(S,i)的特點(diǎn)建立節(jié)點(diǎn)ni對(duì)事件的檢測(cè)貢獻(xiàn)度模型。

根據(jù)節(jié)點(diǎn)ni與nj之間的相關(guān)系數(shù)ρ(i,j)的特點(diǎn)，設(shè)節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集合為S(i)，即節(jié)點(diǎn)i與其鄰居節(jié)點(diǎn)j∈S(i)之間的距離dij

(1)

3.2節(jié)點(diǎn)自身檢測(cè)到事件的感知信任度

假設(shè)事件中心為e，其半徑為l的區(qū)域?yàn)槭录^(qū)域(見(jiàn)圖11)，根據(jù)鄰近圓盤分配方法，更靠近事件的節(jié)點(diǎn)具有更高的貢獻(xiàn)度，其中各節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)度的分配值見(jiàn)表1。

各節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度可根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)包中包含的信息得到，判斷事件是否發(fā)生的閾值Ψ根據(jù)應(yīng)用的不同決定。同時(shí)，將節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度取值劃分為1～10，節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到事件的可靠度定義為

圖11 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的事件區(qū)域

NC10987654321Noden7n6n5n2，n11n3n8n4n12n1，n10n13RR+al

(2)

(3)

式(3)中：q為時(shí)間窗rw中采集到的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；∑M為時(shí)間窗rw中檢測(cè)到事件的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

采用基于時(shí)間相關(guān)性的算法模型計(jì)算M，節(jié)點(diǎn)每隔ts(ts足夠大)時(shí)刻采集一次數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)Si在t時(shí)刻采集的數(shù)據(jù)為xit。當(dāng)mn>mf，xit≤Ψt時(shí)，認(rèn)為在t時(shí)刻可能有時(shí)間發(fā)生或已發(fā)生故障，其中：mn為正常傳感器節(jié)點(diǎn)在正常區(qū)域內(nèi)的期望函數(shù)值；mf為正常傳感器節(jié)點(diǎn)在事件區(qū)域內(nèi)的期望函數(shù)值；定義Ψt=(mn+mf)/2。

(4)

圖12給出節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)度與節(jié)點(diǎn)可靠度的關(guān)系。當(dāng)節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)度一定時(shí)，節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到事件數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)越多，節(jié)點(diǎn)的可靠性越強(qiáng)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到事件數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)一定時(shí)，節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)度高的節(jié)點(diǎn)可靠性強(qiáng)。

3.3基于信息權(quán)重的節(jié)點(diǎn)感知信任度模型

(5)

考慮到傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通常是利用局部鄰域內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)信息優(yōu)化的，引入基于組群拓?fù)涞男畔⒇暙I(xiàn)度權(quán)重參數(shù)對(duì)式(5)進(jìn)行改進(jìn)，得到

(6)

(7)

4 仿真試驗(yàn)與結(jié)果分析

根據(jù)式(6)計(jì)算利用距離權(quán)重優(yōu)化的Tri(見(jiàn)圖14)，可看出節(jié)點(diǎn)感知信息與鄰近節(jié)點(diǎn)相同數(shù)越多，利用感知信任度模型計(jì)算得到的Tri越高。

圖13 節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

圖14 基于組群權(quán)重的節(jié)點(diǎn)感知信任度計(jì)算值

圖15為在圖13的基礎(chǔ)上拓展得到的事件檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景圖，圖中左下角矩形區(qū)域?yàn)槭录^(qū)域，用“○”圈出的點(diǎn)為判斷錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)。利用建立的感知信任度模型進(jìn)行優(yōu)化(見(jiàn)圖16，其中“*”表示節(jié)點(diǎn)判斷事件發(fā)生)，可看出對(duì)判斷錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)有較好的校正，證明提出的感知信任度模型具有一定的可信度。

圖15 船舶事件檢測(cè)場(chǎng)景圖圖16 利用感知信任度優(yōu)化檢測(cè)結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)調(diào)研船舶環(huán)境及無(wú)線信號(hào)的傳輸特性，分析船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣?，并進(jìn)一步分析船載監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中影響節(jié)點(diǎn)感知信息的因素；同時(shí)，結(jié)合無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空相關(guān)特性建立評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)感知信息的信任度模型，并進(jìn)行仿真試驗(yàn)分析。結(jié)果表明：當(dāng)節(jié)點(diǎn)信息可信度較高時(shí)，利用本文提出的節(jié)點(diǎn)信息感知信任度模型可有效地進(jìn)行評(píng)價(jià)。

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NodeSensingConfidenceModelinShipBorneSensorNetwork

ZHUANGYang1,2,3,LIUKezhong1,2,3,CHENMozi1,MAJie1,2,HUZhao1

(1. School of Navigation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China; 2. Hubei Key Laboratory of Inland Shipping Technology, Wuhan 430063, China; 3. National Engineering Research Center for Water Transport Safety, Wuhan 430063, China)

The accurate sensing information, an important target of making a precise sensor network on board ship, is challenging because the complicated structure and the metal material of the ship can cause node information inaccuracy. The topological characteristics of the ship monitoring network and the wireless signal transmission characteristics in ship environment are analyzed. A confidence model based on spatiotemporal correlation of the node information is proposed, and the simulation results show that the proposed model is effective.

shipboard sensor network; network topology; spatiotemporal correlation; sensing confidence model

U675.75

A