嵌入式网络系统,如无线传感器网络,越来越多地被运用到生产生活的各个方面。但由于嵌入式网络系统工作负载多变和资源受限的特点,异常检测和诊断往往十分困难。本文提出了一种结合程序剖析和特征挖掘的异常检测和诊断的方法。该方法通过二进制注入技术,插入函数执行计数的代码。然后依据函数执行计数的数据,采用基于主成分分析的方法实现异常嵌入式节点识别。最后结合假设检验方法和函数调用关系图,实现函数级别的异常诊断。本文基于TinyOS 2.1.1实现了该方法,并通过四个案例研究来评估本方法的有效性。结果表明,该方法可以帮助开发人员在已部署的无线传感器网络系统中快速诊断问题。相比之前的方法,本文提出的方法具有部署后诊断能力、自动异常检测、函数级别诊断定位的特点。综上所述,本文的主要贡献总结如下。(1)提出了一种结合程序分析和特征挖掘的嵌入式网络系统异常检测的方法,对部署后的系统具有异常节点自动检测能力。(2)提出了一种结合假设检验和函数调用关系图分析的诊断方法,在部署后的嵌入式网络系统中,实现了函数级粒度的诊断。(3)在50个节点的无线传感网络中,通过四个应用案例证明了基于特征挖掘的异常检测和诊断方法的有效性。