[发明专利]一种基于线性回归移动位置预测的GPSR路由安全改进方法

说明书

本发明提供了一种基于线性回归移动位置预测的GPSR路由安全改进方法，包括如下步骤：S10车辆周期性广播自身HELLO报文，同时接收邻居节点广播的HELLO报文后更新自身路由邻居列表；S20车辆发出位置预测请求，对邻居列表中节点的地理位置进行预测；S30车辆调用邻居节点校验算法，校正列表中的陈旧位置数据，排除恶意节点；S40车辆使用GPSR贪婪算法或周边转发算法选择最佳的路由节点，实现安全路由。本发明的一种基于线性回归移动位置预测的GPSR路由安全改进方法，设计了一种基于线性回归的移动位置预测模型，通过预测下一时刻车辆的行驶距离、预测车辆的运动方向后计算出车辆在下一秒所在经纬度，实现车辆实际位置的可靠性评估，保证了GPSR路由生成的正确性、有效性。

技术领域

本发明涉及车联网应用技术领域，具体涉及一种基于线性回归移动位置预测的GPSR路由安全改进方法。

背景技术

车辆自组织网络(Vehicle ad-hoc network,VANET)旨在通过无线网络和信息技术，将“人-车-路-云”有机结合，进而达到保障交通安全、提高驾驶体验、拓展智能服务等目标。然而车辆联网动态变化，路由拓扑更新频繁，为维护通信网络路由安全带来极大的挑战。由于全球定位系统正成为车辆的一个必备装置，实现基于位置的车载自组织网络路由协议成为可能。基于位置的路由协议通过邻居和目的节点的位置信息来进行路由决策，典型的有贪婪周边无状态协议(greedy perimeter stateless routing，GPSR)协议，该路由协议具有路由搭建过程迅速、扩展性强、时延及开销小等优势，被广泛使用于车联网。GPSR路由协议的移动车辆节点利用位置服务确定自身地理位置，生成含有位置信息的信标分组进行广播交互，建立邻居列表，并计算出最佳的路由转发邻居节点。由于信标分组是定时广播，GPSR协议存在以下安全问题：

1、信标分组的发送间隔选择问题。间隔时间过短，增加了信道开销，降低了通信效率，而间隔时间过长，会导致信标分组携带的地理位置无法及时反映车辆移动的情况，从而计算出错误的路由节点。

2、信标分组的可信问题。由于GPSR依赖邻居节点间定时交互信标分组来确定邻居的位置信息，而信标分组并没有认证机制保证数据的可信。恶意攻击节点可以通过伪造信标分组，误导其他车辆的路由计算而获利。

这两个问题的本质都是信标分组中地理位置信息可信度的问题。一些学者对此做了研究。如，杨建喜等建立了一种基于D-S证据理论的信任模型，用“区间估计”灵活度量节点信任程度，甄别恶意节点，提高网络性能。霍钰昕改进GPSR协议，优化路由选择过程，将消息回传的路由路径与车辆规划路径结合，以提高消息回传成功率。胥建鹏针对GPSR路由算法邻居表过期问题、贪婪路由判据不足等问题提出改进方案。张好基于GPSR协议增加了位置预测功能，保证数据传输过程中的完整性。

但上述方案均未解决GPSR协议的路由决策前邻居节点位置信息的真实、有效问题，同时，也没考虑信标分组发送间隔导致的位置信息过时问题。因此以上方案依旧可以导致路由伪造、欺骗和等安全攻击，也会因计算错误，导致路由判决不准确，降低车联网络可用性。

GPSR协议生成路由、计算出最优下一跳依靠的是所收集的邻居位置信息，而邻居位置信息有可能因恶意节点造假或者时延问题，无法确保真实有效性，因此改进的路由协议需要对接收的邻居节点位置进行可靠性评估，可靠性评估采用基于线性回归的位置预测算法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于线性回归移动位置预测的GPSR路由安全改进方法，设计了一种基于线性回归的移动位置预测模型，首先预测下一时刻车辆的行驶距离，再预测车辆的运动方向，最后结合预测的行驶距离及方向数据计算出车辆在下一秒所在经纬度，实现对接收车辆实际位置进行可靠性评估，保证了GPSR路由生成的正确性、有效性。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：