基于无线传感器网络的军队边防预警系统安全定位问题研究

论文摘要

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量的传感器节点通过无线通信技术构成的网络系统,能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息。它是近年来备受国内外关注而且非常热门的一项研究技术,应用的领域非常广阔,从最初的军事应用已延伸到环境监测、医疗护理等领域,甚至已应用到与人们生活息息相关的智能家居中。WSN的节点定位问题是其众多应用的基础,也是传感器网络研究的重点之一。本文针对军队边防预警系统对安全性的需求,提出了一种基于DV-HOP算法的安全定位机制。本文首先在分析对比几种典型的距离无关定位算法后,得出DV-HOP算法实现简单、定位精度较高、可扩展性强、对网络的要求相对较低,是一种比较理想的定位算法。在对其进行改进后,用它来完成对WSN节点的定位。其次,由于DV-HOP算法没有考虑非法节点对定位的影响,因此虫洞攻击对DV-HOP算法的影响较大。在DV-HOP算法的定位过程中,提出用锚节点信任度来确定虫洞攻击产生的恶意节点。排除恶意节点后在未知节点到锚节点距离估算方面采用多锚节点估计法对算法进行改进,从而提高定位的精度及安全性。最后,利用仿真平台对基本的DV-HOP算法及改进的DV-HOP算法在网络定位覆盖率及定位误差方面进行了对比,仿真结果表明,在网络规模一定的情况下,改进后的DV-HOP算法定位覆盖率能够达到90%,在锚节点数量不同时,定位误差率均低于基本的DV-HOP算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 无线传感器网络概述
• 1.2.1 无线传感器网络体系结构
• 1.2.2 WSN的特点
• 1.3 WSN的研究现状
• 1.3.1 WSN的国外研究概况
• 1.3.2 WSN在国内研究概况
• 1.3.3 WSN定位技术研究情况
• 1.4 WSN的应用
• 1.4.1 军事应用
• 1.4.2 环境检测和保护
• 1.4.3 医疗护理
• 1.4.4 安全监控
• 1.5 研究内容及组织结构
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 组织结构
• 第二章 WSN的节点定位技术
• 2.1 节点定位技术概述
• 2.2 计算节点位置的基本方法
• 2.2.1 三边测量法
• 2.2.2 三角测量法
• 2.2.3 极大似然估计法
• 2.3 定位算法的分类
• 2.4 定位算法的评价标准
• 2.5 典型的距离无关定位算法
• 2.5.1 质心算法
• 2.5.2 Amorphous定位算法
• 2.5.3 APIT定位算法
• 2.5.4 DV-HOP算法
• 2.5.5 距离无关定位算法性能分析比较
• 2.5.6 DV-HOP算法改进
• 2.6 本章小结
• 第三章 WSN的安全技术
• 3.1 WSN的安全需求
• 3.2 WSN的主要攻击和防御方式
• 3.2.1 物理层的攻击与防御
• 3.2.2 数据链路层的攻击与防御
• 3.2.3 网络层的攻击与防御
• 3.2.4 传输层的攻击和防御
• 3.3 虫洞攻击
• 3.3.1 虫洞攻击概述
• 3.3.2 虫洞攻击检测
• 3.3.3 用锚节点信任度确定虫洞攻击产生恶意节点的技术
• 3.4 本章小结
• 第四章 算法仿真与分析
• 4.1 仿真软件简介
• 4.2 传感器网络模型参数设置
• 4.3 传感器网络仿真流程
• 4.4 实验仿真结果分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 对未来工作的展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢