《感測器網路拓撲特徵挖掘方法及其套用》是依託東南大學，由汪芸擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：感測器網路拓撲特徵挖掘方法及其套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：汪芸
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近十年來,感測器網路技術得到了深入而廣泛的研究。然而，絕大多數的理論研究成果無法套用於實際環境,原因在於這些成果基於各種理想模型或者假設，而實際環境往往無法滿足這些條件,忽略了環境中不確定因素對系統行為造成的影響。針對這一問題，本課題將部署環境與感測器網路作為一個整體進行研究，將環境中各種不確定因素及其影響作為系統的特徵進行建模，保證系統模型面對複雜多變的部署環境具有自適應能力。為達到這一目標，本課題提出了拓撲特徵挖掘這一全新的研究思路，研究感測器網路特徵的挖掘方法，利用局部的、易獲取的、可信的拓撲信息進行逐步融合，獲取感測器網路在受到實際環境影響下的整體特徵。利用挖掘得到的特徵，對節點定位、空洞發現、數據路由和蟲洞檢測等套用中的測量或檢測數據進行有針對性的修正。本課題的研究成果將為感測器網路理論研究工作提供新的建模方法，擺脫對理想模型的依賴，使其具有更強的可用性。
結題摘要
本課題將部署環境與感測器網路作為一個整體進行研究，將環境中各種不確定因素及其影響作為系統的特徵進行建模，保證系統模型面對複雜多變的部署環境具有自適應能力。 (1) 針對無線感測器網路部署規則程度低、環境動態程度高和環境可控程度低的特點，本課題提出了虛擬尺方法，通過挖掘感測器網路拓撲特徵來解決節點定位問題。基於測量的同構性，當沿著一條指定路徑進行距離測量時，藉助於拐點的正確判定掌握路徑的形態特徵，進而對測量值進行針對性的修正，這些修正方法基於路徑彎曲度與角度的對應、拐點路徑夾角和路徑相似度的計算。 (2) 利用局部的、易獲取的、可信的拓撲信息進行逐步融合，通過構建相對等高線，獲取感測器網路在受到實際環境影響下的整體特徵。一方面通過發現和描述空洞，對由網路部署的破碎性、稀疏性以及不規則性對節點邏輯覆蓋區域以及控制區域等機製造成的影響建立評估；另一方面，標定網路骨架和描繪網路覆蓋區域的基本形狀。 (3) 針對無線感測器網路的特點，提出了疊代的多路徑發現協定。該協定根據節點在拓撲結構中連通度的差異，將節點分成I、II、III型三類節點。藉助於識別出的空洞圈信息， I和II型節點可以轉化為虛擬的III型節點。在理論分析網路中不同類型的節點對網路多路徑可生成性造成的影響的基礎上，利用III型節點生成多路徑，克服網路連通空洞對多路徑生成造成的負面影響。 (4) 進一步利用分段多路徑來解決由內部惡意節點在網路層發起的報文丟棄攻擊的問題，提出了通信鏈路狀態實時分析協定和分散式的節點類型判定算法。通信鏈路狀態實時分析協定利用節點對間逐段生成的路徑環路，通過引入報文成組應答機制使得節點能實時地獲取其鄰居節點的報文轉髮狀態；通過數學分析鄰居節點行為是否異常，最終隔離惡意節點。 (5) 實驗結果表明，本課題所提出的方法在各項關鍵指標上得到了明顯的改善。本課題的研究成果為感測器網路理論研究工作提供新的建模方法，擺脫對理想模型的依賴，使其具有更強的可用性。
