無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全跟蹤算法研究.pdf

1、目標(biāo)跟蹤作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最主要的應(yīng)用之一，由于其使用便捷、成本低廉、隱蔽性和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，從一開始就成為這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是由于傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模、自組織等特點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)性能方面的限制，使得現(xiàn)有的目標(biāo)跟蹤技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)難以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求，限制了這一技術(shù)的發(fā)展。對(duì)于大規(guī)模目標(biāo)跟蹤傳感器網(wǎng)絡(luò)，如何在有限的節(jié)點(diǎn)能量條件下，盡可能提高跟蹤結(jié)果信息的安全性和精確性是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的決定性因素。 論文以分布式計(jì)算技術(shù)和信息安全技

2、術(shù)為理論基礎(chǔ)，以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的安全目標(biāo)跟蹤算法為主攻對(duì)象，詳細(xì)分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的安全問題并研究了大規(guī)模目標(biāo)跟蹤傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上開展了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理算法及目標(biāo)跟蹤算法的研究，內(nèi)容主要涉及隨機(jī)密鑰預(yù)分配策略及其安全性擴(kuò)展算法、基于動(dòng)態(tài)跟蹤簇的分布式跟蹤算法、簇會(huì)話密鑰管理算法、基于非測(cè)距的數(shù)據(jù)融合算法和分布式粒子濾波算法等。 對(duì)跟蹤結(jié)果信息的加密和認(rèn)證是最基本的安全防護(hù)策略，論文提出一種多層隨機(jī)密鑰預(yù)分

3、配協(xié)議H-RPK，來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中網(wǎng)絡(luò)層的分布式密鑰分配與管理。協(xié)議結(jié)合了隨機(jī)密鑰預(yù)分配、q合成、多路增強(qiáng)、單向密鑰序列算法等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、安全性和能量消耗等因素，使其對(duì)俘獲攻擊具有良好的免疫力，可應(yīng)用于各種大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 以大規(guī)模目標(biāo)跟蹤傳感器網(wǎng)絡(luò)為應(yīng)用背景，論文提出了一種基于分層結(jié)構(gòu)的目標(biāo)動(dòng)態(tài)跟蹤簇協(xié)議DTC，在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)消息驅(qū)動(dòng)的分布式跟蹤簇管理和數(shù)據(jù)融合。通過組織目標(biāo)周圍的傳

4、感器節(jié)點(diǎn)建立動(dòng)態(tài)跟蹤簇來進(jìn)行本地協(xié)作，可以精確定位目標(biāo)并降低網(wǎng)絡(luò)的傳輸負(fù)荷，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性和使用壽命。動(dòng)態(tài)跟蹤簇能夠在邏輯上跟隨著目標(biāo)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)簇自身的維護(hù)和更新。在簇首節(jié)點(diǎn)上使用改進(jìn)的凸規(guī)劃數(shù)據(jù)融合算法，可以使網(wǎng)絡(luò)僅依靠簡(jiǎn)單的非測(cè)距傳感器就能精確定位目標(biāo)。仿真證明該算法能有效地跟蹤高速移動(dòng)目標(biāo)且具有較高的跟蹤效率和精確度。 論文研究了跟蹤簇會(huì)話密鑰管理策略，在動(dòng)態(tài)跟蹤簇協(xié)議DTC基礎(chǔ)上提出一種簇會(huì)話密鑰管理策略TCRP。簇會(huì)話

5、密鑰通過底層加密鏈路進(jìn)行分配和傳輸，來對(duì)簇成員節(jié)點(diǎn)的跟蹤結(jié)果信息進(jìn)行加密，并隨著簇狀態(tài)的變化而更新。以一定的傳輸消耗為代價(jià)進(jìn)一步提高鏈路加密密鑰的破解難度，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)以及跟蹤結(jié)果的安全和可靠性。目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)最主要的目的是為了得到盡可能精確的定位結(jié)果。論文研究了分布式bayes濾波技術(shù)并引入了分布式粒子濾波器DPF，在已有的目標(biāo)位置估計(jì)結(jié)果基礎(chǔ)上進(jìn)一步修正跟蹤誤差。通過在簇首節(jié)點(diǎn)上使用序列貝葉斯濾波器來對(duì)跟蹤結(jié)果進(jìn)行加工，同時(shí)使用滑動(dòng)定位窗