[发明专利]一种基于双重检测的无线传感器网络安全定位方法

说明书

一种基于双重检测的无线传感器网络安全定位方法，实时建立RSSI(接收的信号强度指示)对数衰减模型；未知节点采集通讯范围内锚节点的接收信号强度RSSI值，并对这些数据进行处理；通过对数衰减模型将RSSI值转换成未知节点和锚节点之间的距离；通过RSSI值方差的差异检测出恶意节点；再比较恶意节点与非恶意节点的距离方差进行二次检测，看是否要保留该恶意节点；利用上述保留的锚节点进行加权最小二乘算法计算出未知节点的位置；将定位出来的未知节点升级为锚节点继续定位之后的未知节点。本发明引入协作定位，使得未知节点之间的信息能被充分利用，大大降低了对锚节点的分布密度的需求，进一步提升了定位精度。

技术领域

本发明涉及节点安全定位领域，特别涉及一种基于双重检测的无线传感器网络安全定位方法。

背景技术

在无线通信网络的背景下，目标定位是一个重要的课题，因为位置信息对于许多应用是有用的，例如建筑物中或紧急情况下(即火灾、烟雾事件、黑暗时期和地震期间)的人的监控和跟踪，医院和家庭中的病人监控，移动机器人跟踪，仓库中产品的位置检测，建筑工地中的工人监控和跟踪，设备的自动控制等。为了确定目标位置，RSSI信息被更广泛地使用，因为大多数无线电设备都内置了RSSI电路。

非协作定位方法只允许锚节点和目标源之间通信，因此当可用锚节点较少时，可能没有足够的信息确定目标源的位置，通过将非协作定位方法推广到协作定位方法使得未知节点之间的信息能被充分利用，大大降低了对锚节点的分布密度的需求，进一步提升了定位精度。

由于无线传感器网络的开放性和资源受限等特点，未知节点的定位过程极易受到来自网络内部或外部的各种攻击，传感器节点有可能被敌方攻击成为恶意节点，这些恶意节点通过篡改量测信息来破坏定位过程，进而降低未知节点的定位精度，因此需要采取安全措施保证定位网络能够应对这些攻击。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，将安全加权最小二乘算法应用于协作定位的网络中，实现用少量锚节点定位大面积的未知节点，提出了一种基于双重检测的安全加权最小二乘定位方法，此安全机制可以有效地避免升级为锚节点的未知节点在受到欺骗攻击时造成的定位性能下降。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于双重检测的无线传感器网络安全定位方法，所述方法包括以下步骤：

(1)测得当前时刻所在场所的环境衰减指数n，建立RSSI对数衰减模型，步骤如下：

(1.1)设置参考节点X₁，接收2个邻居锚节点X₂和X₃的RSSI值；

(1.2)代入两式相减后可以发现环境衰减指数n与RSSI₀无关；RSSI_i为参考节点X₁接收到第i个邻居锚节点的信号强度，RSSI₀为1m处接收到的RSSI值，d₀＝1m，d_i为参考节点X₁与X₂、X₃间的实际测量距离；

(1.3)多测几组求平均值即可得到当前时刻所在场所的环境衰减因子n，得到RSSI对数衰减模型为RSSI＝RSSI₀-10nlog₁₀(d_i)；

(2)未知节点分别采集来自通讯范围内的锚节点数目N和针对每个锚节点接收到的p个RSSI值,通讯半径为x米，表示为：其中，表示未知节点接收到的第i个锚节点的p个RSSI值；

(3)若通讯范围的锚节点数目N大于等于3，则转入步骤(4)，若不符合则扩大通讯范围,然后转入步骤(2)；

(4)将采集到的每个RSSI值通过对数衰减模型转换成对应的距离并计算每个锚节点的距离方差，计算公式分别为：