無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法及定位安全研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSNs)由隨機(jī)分布的集成了傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點(diǎn)通過自組織的方式構(gòu)成。它借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的形式多樣的傳感器，協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，對(duì)這些信息進(jìn)行處理，并通過無線和自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式，將獲取到的信息送到終端用戶，實(shí)現(xiàn)了物理世界、計(jì)算機(jī)世界和人類社會(huì)的有效連通。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集和處理信息的過程中，信息必須與節(jié)點(diǎn)的位置綁定，

2、這些信息才有意義，所以定位技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)之一。新的應(yīng)用環(huán)境特別是水下三維環(huán)境給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)。且由于開放的無線環(huán)境及節(jié)點(diǎn)缺乏物理保護(hù)等因素，安全成為影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于水下三維環(huán)境的定位技術(shù)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)中的安全問題，本文展開了深入的研究。
　　水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Underwater Wireless Sensor Networks，U

3、WSNs)的特殊環(huán)境給節(jié)點(diǎn)定位帶來很大的挑戰(zhàn)。本文通過對(duì)水下三維定位進(jìn)行研究，將深度信息應(yīng)用于定位技術(shù)，考慮水下時(shí)鐘同步的困難性，提出了一種不依賴于時(shí)鐘同步的到達(dá)時(shí)間差測(cè)距方法—TBLT(Time-Difference-of-Arrival based on local time)，并在此基礎(chǔ)上提出了一種新的水下三維定位算法—NLSBT(a new localizationscheme based on TBLT)。NLSBT算法結(jié)合深

4、度信息與投影技術(shù)，利用兩個(gè)同時(shí)移動(dòng)的錨節(jié)點(diǎn)，使三維定位轉(zhuǎn)換為平面定位，然后利用同一平面上兩圓位置關(guān)系獲得節(jié)點(diǎn)的位置。該算法不依賴于節(jié)點(diǎn)的連通度與錨節(jié)點(diǎn)數(shù)，節(jié)點(diǎn)之間不需通信，只需偵聽信標(biāo)信息，因而非常節(jié)能。通過理論分析和在matlab上的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與已有的算法相比，NLSBT具有存儲(chǔ)、計(jì)算與通信開銷小，水下環(huán)境中魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)。
　　由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中定位技術(shù)和其他技術(shù)一樣也存在著安全問題，面臨內(nèi)部攻擊與外部攻擊，特別是對(duì)

5、硬件的攻擊。本文對(duì)定位技術(shù)中存在的攻擊進(jìn)行了分析，綜述了現(xiàn)有的安全定位技術(shù)。對(duì)APS(AD Hoc Position System)中的DV-Hop算法的安全問題進(jìn)行了研究。DV-Hop算法通過數(shù)據(jù)包交換利用跳數(shù)來估計(jì)到已知位置節(jié)點(diǎn)的距離，其成本低，非常適合于資源有限的網(wǎng)絡(luò)。但其設(shè)計(jì)之初并沒有考慮安全問題。在已知的攻擊方法中蟲洞(Wormhole)攻擊是一種非常簡(jiǎn)單并容易實(shí)施的攻擊方法，它不需要修改數(shù)據(jù)包就能使相距甚遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)直接通信。蟲