ВИКОРИСТАННЯ ДИСПЕРСІЇ АЛЛАНА ДЛЯ ІДЕНТИФІКАЦІЇ НОРМАЛЬНОЇ РОБОТИ СЕНСОРНИХ ВУЗЛІВ

Анотація

Під час передачі даних вимірювань у кіберфізичних системах та інтернеті речей існує загроза як виходу з ладу сенсорних вузлів, так і несанкціонованого втручання у роботу системи. Враховуючи велику кількість таких вузлів та обмеження з боку енергоспоживання, що обмежує трафік та обчислювальні ресурси систем, а також потребу повної автоматизації їхньої роботи з огляду на економічну недоцільність обслуговування, виникає потреба в розробці та удосконалені методів контролю роботи сенсорних вузлів. Пропонується використовувати один зі статистичних методів дослідження стохастичних процесів у часових послідовностях, що представляють реалізації випадкових результатів вимірювання — дисперсію Аллана або загальніше поняття структурних функцій. Перевагою цього методу є придатність обчислювати статистичні характеристики нестаціонарних процесів та визначали спектральні залежності різних видів шуму, при цьому обчислювальні витрати є доволі помірними.

В роботі проведено застосування дисперсії Аллана для обробки модельних даних температури та вологості з давача системи інтернету речей на базі Arduino, обчислені залежності відхилення Аллана та схожих модифікацій в залежності від інтервалу усереднення. Для типових режимів роботи вимірювачів в системі Інтернету речей залежності відхилення Аллана відповідають типу шуму «випадкові блукання», що підтверджується розрахунками на різних інтервалах вимірювання. Досліджено вплив різних видів шуму на хід цих залежностей та вибрано мінімальний набір параметрів, які можуть за обмеженого масиву даних характеризувати нормальний процес вимірювання або можливі природні та штучні порушення нормальної роботи. Вказано на можливість розділення процесу статистичної обробки між сенсорним вузлом і контролером мережі Інтернету речей, що дозволить зменшити трафік і, відповідно, витрати енергії сенсорним вузлом.