[发明专利]一种面向迭代状态伪造攻击下的水下目标定位方法

权利要求书

1.一种面向迭代状态伪造攻击下的水下目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在水下探测区域，随机部署n个传感器节点，构建水下传感器网络，n个传感器节点分别标记为1,2...,n，传感器节点配置深度探测器，节点间通过水声通信方式进行信息交互；

S2、当水下目标进入水下传感器网络的探测区域后，水下传感器节点发送带有标记的声波信号，记发射时刻为t_l1,(l∈1,2,…,n)，声波信号遇到水下目标发生反射，经反射后的声波信号再次被该节点接收，记接收时刻为t_l2,(l∈1,2,…,n)，由回声定位原理得到该水下传感器节点与水下目标的距离d_l,(l∈1,2,…,n)；

S3、用无向图g＝(ε,v)表示传感器的网络结构及其通信关系，ν＝{v_i|i∈1,2,…,n}表示传感器网络的节点集，ε＝{e_ij＝(v_i,v_j)|i,j∈1,2,…,n}表示网络的边集；每一个传感器节点的邻节点用N_i＝{j|e_ij∈ε}表示，其邻节点的数量用|N_i|表示，且满足条件|N_i|≥4；由于三维空间的目标定位需要四组不同的数据，传感器节点随机选择四个邻节点组成定位方程，通过方程组求解水下目标的位置(x,y,z)；求解水下目标位置的方程组表示为：

(x-x^γ_α)²+(y-y^γ_α)²+(z-z^γ_α)²＝d_α²

式中，(x,y,z)为水下目标的位置坐标；(x^γ_α,y^γ_α,z^γ_α)表示水下传感器节点i的邻节点中随机选取的4个节点的坐标，其中，α∈N_i,γ＝1,2,3,4，该邻节点到目标的距离为d_α；

S4、网络中的每一个传感器节点都通过方程组求解出一个水下目标的位置，并与其邻节点求解出来的目标位置做差，判断是否大于阈值，统计大于阈值的邻节点个数记为m，小于阈值的邻节点个数记为n，若n+1≥m，则认为网络工作状态良好，网络进行一致性迭代算法，对目标准确定位；定位迭代算法的公式为：

X_i(k+1)＝QX_i(k)

其中，X_i(k)＝(x_i(k),y_i(k),z_i(k))表示传感器i在第k步迭代过程中计算出的目标位置，k(k＝1,2,3,…)表示迭代次数；Q＝{q_ij^k|i,j＝1,2,…,n}表示状态转移矩阵，具体迭代公式为：

其中，为相关参数，满足D表示网络节点所拥有邻节点个数的最大值；

S5、若n+1m,则认为节点i的定位值有误，记录定位值有误的次数t，若t≥3，则节点受到迭代状态伪造攻击，在下一次状态迭代时，节点不参与网络对水下目标的定位迭代过程，网络无向图结构发生变化，节点的状态转移矩阵更新；若t3，则节点受到较强测量干扰，在下一次迭代过程中通过衰减因子β(β1)降低其在迭代过程中的权重；

S6、判断整个网络是否达到一致的定位结果，若网络中的每个节点有统一的定位结果，则结束迭代过程；若网络未达到一致性的结果，则根据网络当前时刻的状态值与上一时刻的状态值更新其阈值，重复步骤S4，直到网络达到一致的定位结果。