基于网络编码和压缩感知的绿色安全体域网关键技术研究

In wireless body area networks (WBAN), existing issues such as sensor nodes are difficult to be replaced and energy saving problem of charging, the security of information wireless transmission and data fusion problem of massive physiological signals, these are the problems that need to be solved urgently in the application of WBAN. This project based on the three key issues to carry study. First, to energy saving problem, this project considers the similarities and advantages of network coding and compressive sensing to present an energy saving algorithm to Combining the above two methods. Next, aiming at massive data problems of WBAN with multiple physiological signals, we plan firstly found a WBAN data fusion model, then propose data fusion algorithm that based on Prediction to Reducing redundant data of ECG signal, finally, to solve the problem that the security of WBAN routing protocol, a higher security routing protocol for WBAN will be proposed, and focus on the characteristics of malicious attacks and strict resource constraints in node authentication in WBAN, forwarding lightweight inter node authentication protocol based on physical non cloning function, which merge high efficiency, small amount of calculation, strong robustness and so on.

在无线体域网（WBAN）中，存在传感器节点很难被替换和充电的节能问题，信息无线传输的安全问题和海量生理信号的数据融合问题，它们是WBAN实用化所迫切需要解决的问题。为此，本项目围绕这三大关键问题进行深入研究。首先，针对节能问题，本项目考虑网络编码和压缩感知的相似性和它们的优势，设计联合网络编码和压缩感知的节能算法；其次，针对WBAN存在多种生理信号的海量数据问题，建立WBAN数据融合模型，提出基于预测的像素级融合算法减少心电信号的冗余数据，提出基于压缩感知和二进制编码的决策级融合算法解决多种生理信号的冗余数据问题；最后，针对WBAN路由协议的安全问题，提出适用于WBAN的安全性更高的路由协议，以及针对WBAN中节点身份认证出现的恶意攻击及资源严格受限的特点，提出基于物理不可克隆函数的轻量级的节点间相互认证协议，所提的路由和认证协议同时具有高效、计算量小、鲁棒性强等特点。

在无线体域网（WBAN）中，存在传感器节点很难被替换和充电的节能问题，信息无线传输的安全问题和海量生理信号的数据融合问题，它们是WBAN实用化所迫切需要解决的问题。为此，本项目围绕这三大关键问题进行深入研究。首先，针对节能问题，本项目考虑网络编码和压缩感知的相似性和它们的优势，设计联合网络编码和压缩感知的节能算法；其次，针对WBAN存在多种生理信号的海量数据问题，建立WBAN数据融合模型，提出基于预测的像素级融合算法减少心电信号的冗余数据，提出基于压缩感知和二进制编码的决策级融合算法解决多种生理信号的冗余数据问题；最后，针对WBAN路由协议的安全问题，提出适用于WBAN的安全性更高的路由协议，以及针对BAN中节点身份认证出现的恶意攻击及资源严格受限的特点，提出基于物理不可克隆函数的轻量级的节点间相互认证协议，所提的路由和认证协议同时具有高效、计算量小、鲁棒性强等特点。已经按计划完成研究工作，根据无线体域网理论和技术发展、后续应用的需要，增加引入去中心化的区块链技术、边缘计算技术等新技术研究无线体域网的安全方案和实时数据处理方法。发表学术论文24篇，获得授权发明专利6件项,另外3件发明专利的申请已进入实际性审查阶段,获得授权实用新型专利1件，获得3项计算机软件著作登记成果。培养4名博士生和14名硕士生。