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近年来,无线传感器网络技术得到了快速发展,被广泛应用于军事国防、医疗卫生、环境监测、智能家居、公共安全、抢险救灾等诸多领域。传感器节点的定位是无线传感器网络应用的基础,然而在节点定位过程中极易受到各种类型的攻击,如何在不安全的环境中进行传感器节点定位是基于节点位置应用研究中迫切需要解决的问题。
本文在综合分析已有的传感器网络节点安全定位方法的基础上,提出基于RSSI的节点位置验证方法、基于超宽带技术(UWB)和移动信标点的节点安全定位方法和基于时间相似度的节点安全定位方法,同时设计完成相应的仿真实验。本文主要研究工作如下:
(1)针对隐私保护这种特殊的基于传感器节点位置应用的需求,以及现有节点位置验证方法的局限性,提出一种基于RSSI的节点位置验证方法。该方法为了实现无线传感器网络应用的区域性和服务性,总是实时计算最适合当前环境的信号衰减模型,然后测量用户节点所发射的无线信号,利用该模型对用户节点进行定位,并证明所收集的位置关系信息的有效性,从而限制网络服务范围。
(2)提出一种在超宽带WSN中基于移动信标点的节点安全定位方法,根据UWB技术的特点和优点,通过移动信标点进行定位,不仅能够准确定位出传感器节点的位置,而且能够排除恶意信标点,有效地实现基于位置的访问控制应用。
(3)提出一种基于时间相似度的节点安全定位方法,不需要时间同步,通过节点间通信延迟计算相似度的大小,进而根据相关条件筛选距离用户节点最近的传感器节点,然后由公共基站根据这些传感器节点的位置估算得到用户节点的位置,并从内部攻击和外部攻击两个方面分析了该方法的安全性,最后通过仿真实验表明该方法能够更有效地限制相关攻击的发生,并且能够获得更高的定位准确性。
(4)采用网络仿真平台TinyOS和仿真分析工具MATLAB,对本文提出的基于RSSI的节点位置验证方法和基于UWB和移动信标点的节点安全定位方法进行仿真分析,并在结果分析的基础上与已有的研究成果进行比较,验证本文所提出的安全定位方法的有效性和可用性。