無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的行業(yè)應(yīng)用非常廣泛,但受到硬件和環(huán)境限制,其節(jié)點(diǎn)存在能量不持續(xù)、運(yùn)算能力弱等問(wèn)題,這對(duì)其在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)、安全評(píng)估模型構(gòu)建、節(jié)能算法考量等方面都提出了更多的要求。在設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí),必須考慮系統(tǒng)能量消耗,可以通過(guò)減少節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸總量來(lái)達(dá)到節(jié)省系統(tǒng)能耗的目的,數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以把相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)在發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)前先進(jìn)行內(nèi)部融合處理,剔除冗余信息后,再把精簡(jiǎn)后的有效數(shù)據(jù)發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)。如何進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)融合效率,對(duì)提高數(shù)據(jù)采集精準(zhǔn)度、減少網(wǎng)絡(luò)整體能耗,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期,都具有重要的意義。針對(duì)設(shè)計(jì)好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型,如何評(píng)估其整體安全性能,避免數(shù)據(jù)損壞或丟失及系統(tǒng)崩潰,也都具有非常重要的研究意義。很多數(shù)據(jù)融合算法在進(jìn)行數(shù)據(jù)降冗處理時(shí),只注重降冗率,而沒(méi)有過(guò)多考慮處理后的數(shù)據(jù)質(zhì)量和系統(tǒng)生命周期。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性評(píng)估目前也沒(méi)有一個(gè)比較完善和有效的模型。據(jù)此,論文對(duì)無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)估技術(shù)進(jìn)行了研究,論文工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.61371071)、國(guó)家自然科學(xué)基金“青年基金”項(xiàng)目(No.61201159)、北京自然科學(xué)基金項(xiàng)目(4132057)、北京科技計(jì)劃項(xiàng)目(Z121100007612003)和中國(guó)電子科技集團(tuán)公司航天信息應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目的支持。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)傳統(tǒng)的事件檢測(cè)方法,雖然提高了融合效率,但關(guān)鍵數(shù)據(jù)在融合過(guò)程中存在一定的丟失率,導(dǎo)致敏感事件漏報(bào)。論文研究了異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基本特征和體系模型,提出了一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合中的敏感事件檢測(cè)方法,該方法用遺傳機(jī)器學(xué)習(xí)算法思想來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選。仿真結(jié)果表明,所提出的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的敏感事件檢測(cè)方法能有效提高敏感事件檢測(cè)效率和精準(zhǔn)度。(2)在數(shù)據(jù)融合算法中,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降冗處理時(shí),冗余數(shù)據(jù)的邊界閥值是難以有效確定的。針對(duì)這一問(wèn)題,論文基于分布式集群思想,研究了 K-means均值聚類算法的傳感器數(shù)據(jù)快速分組方法,提出了一種基于動(dòng)態(tài)最優(yōu)權(quán)重分配的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)融合算法(DOWA),該算法根據(jù)總均方誤差最小的最優(yōu)條件,用最小方差法來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)權(quán)重動(dòng)態(tài)分配,從而使得融合后的數(shù)據(jù)最優(yōu)。仿真結(jié)果表明,DOWA算法能對(duì)融合數(shù)據(jù)做出有效決策、并能進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)冗余度和提高數(shù)據(jù)測(cè)量精度。(3)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)融合樹算法,能有效進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,但是能耗較高,且不均衡,會(huì)導(dǎo)致簇頭節(jié)點(diǎn)過(guò)早失效和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)生存周期縮短等現(xiàn)象。論文研究了當(dāng)前主流的數(shù)據(jù)融合樹技術(shù)及其功能模型,在樹形數(shù)據(jù)融合算法基礎(chǔ)上,本文提出了一種改進(jìn)聚合樹模型的低能耗數(shù)據(jù)融合算法,算法采用基于支持度矩陣的算法思想來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法能有效降低系統(tǒng)能耗,提高網(wǎng)絡(luò)生存周期。(4)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性評(píng)估目前還沒(méi)有一個(gè)比較完善和有效的模型,如果一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有較高的整體安全性,可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)丟失,甚至系統(tǒng)崩潰。本文研究了直覺模糊算法,結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),提出了基于區(qū)間直覺模糊信息模式下的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)估算法,該算法根據(jù)相關(guān)函數(shù)的得分值和準(zhǔn)確度,利用區(qū)間直覺模糊混合幾何集成算子(IVIFHG)來(lái)統(tǒng)計(jì)區(qū)間直覺模糊數(shù)值,用MADM問(wèn)題模型來(lái)對(duì)無(wú)線傳感器的安全問(wèn)題進(jìn)行整體評(píng)估。仿真結(jié)果表明,該算法能有效對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全性評(píng)估。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP212.9;TN915.08
【部分圖文】：

節(jié)點(diǎn)是傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本單元，如圖２－２所示，它由數(shù)據(jù)捕獲模塊（模轉(zhuǎn)換單元）、數(shù)據(jù)處理模塊（ＣＰＵ、Ｍｅｍｏｒｙ）、數(shù)據(jù)通信模塊（接）以及電力供應(yīng)模塊（微型電池、電能轉(zhuǎn)換器）等組成［３３］，這些模塊在一個(gè)微型的物理芯片上。雖然其尺寸比較小，但它具備的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)感器，無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)不光可以在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，對(duì)指捉，還可以對(duì)捕獲到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，也可以和其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信高級(jí)應(yīng)用丨逡逑一？邋Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換］邐—存色器＾邐一一＾射頻逡逑邐邋＇邐：邐？處理器一逡逑采集模塊邐邐運(yùn)算控制模塊邐邐通信模塊逡逑

一邋＇ｆＹ圖２－１無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ｗｉｒｅｌｅｓｓ邋Ｓｅｎｓｏｒ邋Ｎｅｔｗｏｒｋｓ逡逑傳感器節(jié)點(diǎn)是傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本單元，如圖２－２所示，它由數(shù)據(jù)捕獲模塊（傳逡逑感單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元）、數(shù)據(jù)處理模塊（ＣＰＵ、Ｍｅｍｏｒｙ）、數(shù)據(jù)通信模塊（接收逡逑發(fā)送終端）以及電力供應(yīng)模塊（微型電池、電能轉(zhuǎn)換器）等組成［３３］，這些模塊往逡逑往都集成在一個(gè)微型的物理芯片上。雖然其尺寸比較小，但它具備的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)多逡逑于傳統(tǒng)的傳感器，無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)不光可以在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，對(duì)指定逡逑信息進(jìn)行捕捉，還可以對(duì)捕獲到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，也可以和其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信聯(lián)逡逑絡(luò)。逡逑

Ｆｉｇ．２－３邋Ｗｉｒｅｌｅｓｓ邋ｓｅｎｓｏｒ邋ｎｅｔｗｏｒｋｓ邋ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｔｏｃｏｌ邋ｓｔａｃｋ逡逑￣邐圖２－３為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議棧層次圖，各層的協(xié)議及其平臺(tái)功能如逡逑下：逡逑（１）物理層逡逑作為通信協(xié)議的最底層，物理層的功能主要包含數(shù)據(jù)調(diào)制、數(shù)據(jù)的接收和發(fā)逡逑送，根據(jù)傳輸媒介的不同、無(wú)線波頻率范圍的不同、信號(hào)調(diào)制方法的不同，物理逡逑層可以選擇不同的數(shù)據(jù)傳輸方式。主流的一些傳輸媒介有無(wú)線電傳輸、紅外線傳’逡逑輸、光波傳輸?shù)�。在物理層，涉及到的一些關(guān)鍵問(wèn)題是頻段的選擇、節(jié)點(diǎn)體積、逡逑１４逡逑？逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2828096