Abstract
In cyberphysical systems and the Internet of Things (IoT) the threat of failure of sensor nodes as well the threat of unauthorized interference during the transmission of measurement data exists. Thus, the need to develop and improve methods of monitoring sensor nodes is relevant given the large number of such nodes, energy constraints that limit traffic and computing resources of systems, as well as the need for full automation of work due to the economic inexpediency of their maintenance. It is proposed to use one of the statistical methods, namely the Allan variance or a more general concept of structural functions, to study stochastic processes in time sequences representing the implementation of random measurement results in such systems. The ability to calculate the statistical characteristics of nonstationary processes and to determine the spectral dependences of various kinds of noise at moderate computational costs is the advantage of that method. The use of Allan dispersion to process model temperature and humidity data from Arduino-based sensors in the Internet of Things system is considered. The dependences of Allan deviation and its modifications as functions of various averaging interval are calculated. For the typical modes of operation of the considered sensors in the Internet of Things applications the dependences of the Allan deviation correspond to the type of noise "Random Walk FM". It is confirmed by calculations at different measurement intervals. The influence of different types of noise on these dependences is investigated. The minimum set of parameters that can with a limited data set characterize the normal measurement process, possible malfunctioning or natural and artificial interference to normal operation was chosen. The possibility of splitting the process of statistical processing between the sensor node and the controller of the Internet of Things is indicated, which will reduce the traffic and the appropriate energy consumption of the sensor node.
Highlights
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
study stochastic processes in time sequences representing the implementation of random measurement results in such systems
For the typical modes of operation of the considered sensors in the Internet of Things applications the dependences of the Allan deviation correspond to the type of noise
Summary
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. 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. 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. Але частіше таких даних може не бути, або як раз і відбувається процес збору таких даних, а для багатьох систем саме і ставиться задача визначення таких параметрів процесу, які можуть бути використані в системах прийняття рішень. Метою роботи є перевірка гіпотези про застосування методу дисперсії Аллана (в ширшому сенсі — структурних функцій) для обробки даних часових послідовностей, що генеруються в системах Інтернету речей (ІоТ), для визначення змін статистичних параметрів, які свідчать про порушення штатного режиму роботи внаслідок аварії або зовнішнього втручання
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
