WSN中基于加速动态时间弯曲的异常数据流检测.pdf

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1、第26卷第6期传感技术学报V01.26No.6CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJun.20132013年6月AbnormalDataStreamDetectionBasedonAcceleratingDTWinWSNaL/URuiqin,LIUXuejun(CollegeofElectronicandrmationEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing211816,China)Abstract:Inwirelesssensornetwo

2、rk,abnormaltimeseriessequencedetectionunderdistributedsystemplaysaveryimportantroleinmanyareasinreallife,suchasfiremonitoring,fraud,intrusiondetectionandfinancialanalysis.ThispaperfirstlydoesZ—normalizationforthesequences,thenusesdynamictimewarpingtodetectoutliers,whic

3、hlargelyimprovestheaccuracyofdetection.Meanwhile,tosolvethebottleneckofcomputationalcomplexityofDTW,theearlyabandoningandmultistagejudgmentisaddedtoacceleratetheDTWalgorithm.ThealgorithmisverifiedbyNS2simulator.Theresultsdemonstratethatthisalgorithmnotonlydecreasesthee

4、nergyconsumption,butalsokeepsahighprecisionandtimeeficiency.Keywords:wirelesssensornetwork;outlierdata;dynamictimewarping;timeseries;datastreamEEACC:6150Pdoi:10.3969/j.issn.1004-1699.2013.06.026WSN中基于加速动态时间弯曲的异常数据流检测术刘瑞琴,刘学军(南京工业大学电子与信息工程学院,南京211816)摘要:在无线传感器网络下,进行分布式系

5、统下数据流时间序列的离群检测研究,对实际生活中的火灾检测、欺诈、入侵检测和金融分析等诸多领域都有非常重要的作用。先对序列进行标准化,再利用动态时间弯曲路径进行序列间离群检测,较大地提高了检测的精度。同时针对DTW的计算复杂度瓶颈问题,加入了提前终止的思想,并利用多级判断来进一步提速。通过NS2仿真实验,验证了所提出的分布式系统下离群序列的加速检测方法既节省了能量消耗,又保持了较高的检测准确率和速度。关键词:无线传感器网络;离群数据;动态时间弯曲;时间序列;数据流中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1004—1699(201

6、3)O6—0887一O7随着GPS定位、传感器网络和无线通信日益普及,种度量方法被EamonnKeogh提出,主要通过调整时间越来越多的时间序列数据被收集在应用服务器中。时点之间的对应关系,找出两个任意长时间序列中数据间序列是一串随时间变化的数据组成的序列,反映了之间的最佳匹配路径,大大提高了两序列检测的准确属性值在时间顺序上的特征。它普遍存在于人类的活率。但其较高的时间复杂度在一定程度上阻碍了它的动中,包括医学、金融、气象、商业等众多领域,因此对应用范围,尤其是数据仓库的出现,对海量时间序列数于时间序列数据的挖掘具有重要的意义。通

7、常在某些据的挖掘算法的需求日益迫切。传感器网络中,通过对火灾、飓风、环境和栖息地等时本文提出了一种加速的动态时间弯曲算法,通过间序列数据的检测,来得知异常的情况,从而能及时预在分布式无线传感器网络系统下利用倾斜滑动窗口对警,降低灾难的风险度。而大多数的时间序列数据挖数据流时问序列进行检测,提高了离群序列的检测速掘算法都涉及到计算序列间的相似性问题,典型的相度。同时加入多级判断,用提前终止的思想和基于低似I生测度应用Euclidean距离或者在此基础上的一些限边界的DTW对动态时间弯曲路径进行加速搜索,提改进,但这种欧式距离测度存在一

8、定的局限性,主要是高了检测精度。本文内容安排如下:第2节介绍了相因为其对时间序列数据在时间轴上的数据形状的扭曲关的研究工作;第3节提出了一种分布式的基于动态变形没有一定的辨识能力,不能很好地描述高维时间时间弯曲的离群时间序列检测算法;

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