無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全跟蹤算法研究.pdf

1、目標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，從一開始就成為這一領(lǐng)域的研究熱點。但是由于傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模、自組織等特點和節(jié)點性能方面的限制，使得現(xiàn)有的目標跟蹤技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)難以達到實際應(yīng)用的要求，限制了這一技術(shù)的發(fā)展。對于大規(guī)模目標跟蹤傳感器網(wǎng)絡(luò)，如何在有限的節(jié)點能量條件下，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)正常運行的決定性因素。 論文以分布式計算技術(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)中的安全目標跟蹤算法為主攻對象，詳細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跟蹤算法的研究，內(nèi)容主要涉及隨機密鑰預(yù)分配策略及其安全性擴展算法、基于動態(tài)跟蹤簇的分布式跟蹤算法、簇會話密鑰管理算法、基于非測距的數(shù)據(jù)融合算法和分布式粒子濾波算法等。 對跟蹤結(jié)果信息的加密和認證是最基本的安全防護策略，論文提出一種多層隨機密鑰預(yù)分

3、配協(xié)議H-RPK，來實現(xiàn)大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)場景中網(wǎng)絡(luò)層的分布式密鑰分配與管理。協(xié)議結(jié)合了隨機密鑰預(yù)分配、q合成、多路增強、單向密鑰序列算法等技術(shù)的優(yōu)點，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)的目標動態(tài)跟蹤簇協(xié)議DTC，在應(yīng)用層實現(xiàn)消息驅(qū)動的分布式跟蹤簇管理和數(shù)據(jù)融合。通過組織目標周圍的傳

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

5、密鑰通過底層加密鏈路進行分配和傳輸，來對簇成員節(jié)點的跟蹤結(jié)果信息進行加密，并隨著簇狀態(tài)的變化而更新。以一定的傳輸消耗為代價進一步提高鏈路加密密鑰的破解難度，增強網(wǎng)絡(luò)以及跟蹤結(jié)果的安全和可靠性。目標跟蹤系統(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，在已有的目標位置估計結(jié)果基礎(chǔ)上進一步修正跟蹤誤差。通過在簇首節(jié)點上使用序列貝葉斯濾波器來對跟蹤結(jié)果進行加工，同時使用滑動定位窗