恶意节点攻击下的基于RSS测量值的压缩感知定位算法

摘要

在传统的无线传感器网络（WSN）定位技术中，基于接收信号强度（RSS）的定位技术实现简单，受到学术界和工业界的高度关注。将压缩感知理论应用到 WSN定位中可以有效减少RSS测量值数目，同时具有更好的定位性能。但是在实际应用中RSS测量值很容易受到物理攻击。因此本文以基于RSS的压缩感知定位系统为背景，研究恶意节点攻击下的安全定位算法，主要工作包括：
　　(1)总结了基于压缩感知的定位算法的国内外研究现状，详细介绍了压缩感知相关知识；建立了基于压缩感知的网络定位模型，分析了该定位模型的安全性，说明了其安全隐患的由来；并建立了模拟RSS攻击的线性攻击模型，为安全定位机制提供理论支撑。
　　(2)提出了基于平方中位数法的压缩感知安全定位算法。该算法利用残差最小中位数来分析检测受攻击节点，有效保证了定位系统的准确性。同时，本文结合理论分析和实验仿真，解决了算法参数设计的问题，使用更合理的参数来确保算法发挥最大的抗攻击性能。
　　(3)提出了基于残差分析的压缩感知安全定位算法。首先利用压缩感知重构算法估计目标位置，并计算本次估计的目标位置对应的残差向量；然后，利用残差偏差准则，找出所有可疑的受攻击节点集合，同时根据最大残差准则确定受攻击的测量值；最后，当残差和趋于稳定，说明所有受攻击的节点已经被删除，利用未受攻击的测量值进行最终位置估计。仿真实验表明，在存在恶意节点攻击的条件下，本算法能保持很好的定位性能。

目录

声明

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 基于RSS测量值定位算法概述

1.3 压缩感知定位算法研究现状

1.4 常见的RSS安全定位技术

1.5 本文研究内容和主要工作

1.6 论文结构安排

第二章 压缩感知理论

2.1 引言

2.2 压缩感知理论

2.3 经典CS重构算法

2.4 本章小结

第三章 基于压缩感知的定位系统模型

3.1 引言

3.2 定位系统模型的构造

3.3 定位模型的安全性分析

3.4 本章小结

第四章 基于平方中位数法的压缩感知安全定位算法

4.1 引言

4.2 算法的基本思路

4.3 算法描述

4.4 算法的分析与评价

4.5 算法仿真分析

4.6 本章小结

第五章 基于残差分析的压缩感知安全定位算法

5.1 引言

5.2 算法的基本思路

5.3 算法描述

5.4 算法仿真分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢