无线传感网络可靠定位问题的研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangyc726
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对于无线传感网络应用系统来说,节点的可靠定位十分重要,它是定位应用系统正常运行的基础。在本文中,我们从节点定位的安全性与稳定性两方面来研究实用应用系统中的可靠定位问题。无线传感网络是一个开放的网络,网络的广播通信使得无线传感网络面临许多安全威胁。如何在不安全的网络环境下,对节点进行安全定位是可靠定位必须要解决的首要问题。目前,无须测距的定位算法在定位应用中存在一个问题:由于信号强度的不稳定性,导致有的定位精度较高但定位稳定性较差,而有的定位稳定性较好但定位精度不高。如何在拥有较好的定位稳定性的情况下,仍然保持较高的定位精度是可靠定位必须要面对的另一个问题。本文围绕着项目组实际承担的项目基于CNGI和WSN的矿山井下定位与应急联动系统对实用化的安全定位技术和稳定定位技术展开了研究。主要的工作和贡献如下:1)研究了无线传感网络安全定位所采取的措施,并指出了这些措施的优缺点。研究表明,由于传感网络是一种面向应用的网络,不同的应用所要求的安全级别不同,所面临的安全威胁也不尽相同,因此,很难找到一种通用的安全定位机制来避免所有的攻击。2)基于对称密码的无线传感网络安全定位算法的设计与实现。本文建立了伪装攻击模型,并通过实验研究了伪装攻击对无须测距的定位算法定位精度的影响,提出了一种基于对称密码加密和对节点标识进行认证的方案来抵御该攻击。实验结果表明,在伪装攻击存在的情况下,该方案能够使加权质心算法的定位误差在1m之内的概率由40%提高到70%。3)基于RSSI的无线传感网络节点稳定定位算法的设计与实现。针对煤矿井下定位系统这一应用背景,对移动节点的稳定定位问题进行了研究。提出了无须测距的定位算法的定位稳定性问题,通过对RSSI信号进行多次采样、对定位结果进行离散化和稳定定位机制等方法,提高了加权质心算法定位的稳定性。在MicaZ节点上实现了稳定定位算法,实验结果表明,稳定定位算法无论是在稳定性和定位精度方面都优于加权质心算法。
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