[发明专利]一种无线传感器网络安全定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通讯领域，具体涉及一种无线传感器网络安全定位方法。

背景技术

无线传感器网(WSNs)的研究起源于美国军方，1987年以后，美国国防部高级研究计划署(Defense Advanced Research Project Ageney，DARPA)联合美国自然科学基金委(NSF)设立了多项项目，这些项目主要是与无线传感器网络有关，如SensIT，WINS，Smart Dust，AMPS，SeaWeb等。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSNs)一般是由若干传感器节点组成的，并且所有传感器节点要部署在所要监测区域之内。无线传感器网络是通过无线通信和多跳组网的方式构成的网络化系统，主要是由自组织网络以及协作方式对对象的信息进行实时监测、感知和采集各类环境或监测。无线传感器网络应用于很多场合，例如军事、医疗、环境、家庭和其他商业领域等。

无线定位技术起源于1996年6月美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission，FCC)颁布E-911(Emergency call“911”)定位需求，它对发出E-911紧急呼叫移动台的定位精度有一定的要求。1999年12月，FCC对E-911进行进一步的细化之后，各国主要的大公司就GSM，IS-95和第三代移动通信系统等开始制定自己的定位实施方案。之后，国际上出现了无线定位的热潮。

无线传感器网络有很多研究的热点，传感器节点定位问题就是其中之一。经过多年的研究，研究人员根据不同的应用提出了不同的定位方法。但是这些算法一般是假设节点未受到安全威胁的情况下提出的，若节点受到安全威胁或在不信任的环境下，这些定位方法可能会不能正确的估算到节点的位置。

无线传感器网络安全定位技术是在不信任的环境下或节点受到攻击的情况下，定位算法能够正确并精确的估算出节点的位置信息，并且可以避免受到攻击的影响。目前，DV-Hop定位算法及RSSI定位算法是两种定位算法，其中，DV-Hop定位算法是计算不相邻节点之间的最短的路径，根据未知节点距锚节点的跳数及每跳距离的均值等计算出未知节点的位置坐标，其优点是锚节点的数量要求较少，其缺点是定位精度不是很高。RSSI(received signal strength indicator)的定位算法是：知道锚节点端发送的信号强度，同时获取传感器接收的信号的强度，根据理论的公式或者根据信号的传播的损耗模型来将信号强度的损耗转换为信号传播的距离，即为所求的锚节点与传感器节点之间的距离，而后可以采用三边测量或最大似然估计的算法计算出传感器节点的位置坐标。其优点是：定位精度较高，应用方便、通信开销较小，其缺点是需要较多的锚节点对其进行定位，功率易受反射、多径传播、非视距、天线增益等影响。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，针对DV-Hop定位算法及RSSI定位算法中的优缺点进行分析，提出一种混合的自适应定位算法，实现传感器节点能够在锚节点较少的情况下较高效的定位。针对此定位算法在虫洞攻击的影响下，提出一个安全机制，此安全机制可以有效地避免传感器节点在恶意节点攻击的情况下不能够安全的定位。此方法能够使得传感器节点在有恶意节点攻击的情况下进行安全的定位。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种无线传感器网络安全定位的方法，所述方法中涉及到的实体包括传感器节点、锚节点和恶意节点，其中传感器节点是普通的待定位节点，其位置坐标是未知的，锚节点是位置坐标已知的节点，恶意节点是干扰节点间正常和正确通信的节点，即能发起攻击的节点，正常情况下传感器节点与锚节点根据定位方法通信并实施定位，而如果有恶意节点存在并参与通信，会使得通信内容错误而不可信；所述方法包括以下步骤：

(1)在无恶意节点攻击的情况下，传感器节点与锚节点进行自适应混合定位，获得传感器节点的位置坐标信息；

(2)在恶意节点发起虫洞攻击的情况下，检测传感器节点是否受到虫洞攻击，如果是，则转入步骤(3)，如果否，则转入步骤(4)；

(3)排除被虫洞攻击的传感器节点：获取被恶意节点攻击的传感器节点，并且排除被攻击的传感器节点；

(4)传感器节点与锚节点进行自适应混合定位，获得传感器节点的位置坐标信息。

其中，步骤(1)和步骤(4)中的自适应混合定位是这样实现的：