[发明专利]无线传感器网络中多类型时空数据的联合压缩加密方法

说明书

本发明提供了一种无线传感器网络中多类型时空数据的联合压缩加密方法，属于特殊信号处理领域，包括：建立混沌序列的半张量压缩感知测量矩阵；在每个传感器节点的信号传感和采样中运用混沌半张量压缩感知测量矩阵进行降采样率加密采样；生成混沌辅助矩阵，与压缩感知采集结果两部分之和为最终采集结果；通过非对称加密协议生成加密覆盖矩阵L；采用半张量压缩感知矩阵随机选取节点的任意时刻，实现数据在时间维度上的压缩，将采集后的数据存储成节点矩阵；将整个传感网络分为多个集群；随机选择多个节点同时采集数据；簇头节点汇集所有采集节点数据；进行信号重构。该方法减少测量矩阵的数量和大小，提高整个传感网络的运行效率。

技术领域

本发明属于特殊信号处理领域，具体涉及一种无线传感器网络中多类型时空数据的联合压缩加密方法。

背景技术

传统无线分布式传感网络需要维持高采样率、在多个测试节点同时对多种信号进行检测和采集，导致测试过程中出现大量冗余数据；整个分布式测试系统的存储传输面临严峻挑战，且开放式的无线网络易受攻击造成传输过程中的数据窃取。因此，在资源受限的无线传感网络中，如何安全高效的采集数据，降低网络能耗成为亟待解决的问题。

因此，本申请提出一种无线传感器网络中多类型时空数据的联合压缩加密方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种无线传感器网络中多类型时空数据的联合压缩加密方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

无线传感器网络中多类型时空数据的联合压缩加密方法，包括以下步骤：

步骤1、建立混沌序列的半张量压缩感知测量矩阵；

步骤2、传感器节点进行信号传感和采集，在每个传感器节点的信号传感和采样中运用混沌半张量压缩感知测量矩阵进行降采样率加密采样；

步骤3、依据信号类型生成混沌辅助矩阵，每次采样结果为步骤2的采样结果与混沌辅助矩阵两部分之和；

步骤4、通过非对称加密协议生成加密覆盖矩阵L，与步骤3的采样结果做半张量积乘法进行数据覆盖,得到覆盖后的采样结果，对数据进行二次加密；

步骤5、考虑同一节点的不同时间采集数据的时间相关性，采用半张量压缩感知矩阵随机选取节点的任意时刻，实现数据在时间维度上的压缩，将采集后的数据存储成节点矩阵；

步骤6、将整个传感网络分为多个集群，每个集群内不同节点在同一时间内采集数据具有空间相关性；

步骤7、随机选择多个节点同时采集数据，减少空间数据冗余信息；

步骤8、簇头节点汇集所有采集节点数据；

步骤9、进行信号重构。

优选地，所述步骤1中，将混沌系统引入到压缩感知，混沌系统根据公式(1)产生混沌压缩感知需要的测量矩阵Φ；

Φ＝T(S(n₀,d,C(z₀,ε))) (1)

其中，n₀为采样初值位置、d为采样间隔，Z₀为混沌初值，ε为混沌参数，C为混沌系统，S代表序列经过一定初始位置和采样间隔的采样，T为映射函数，将混沌序列映射为混沌矩阵；

假设矩阵A∈R^m×n,B∈R^p×q，如果n和p之间呈倍数关系，那么矩阵A、B可成，记为半张量积；

用矩阵表示为：