事件驱动传感网络组播关键技术研究

事件驱动型传感网络有着广泛的应用前景，其中以节点群组管理为目标的动态组播路由协议和网络安全技术是该领域的研究重点和难点，具有重要的实际应用价值。本课题重点开展无线传感器网络分布式网络管理、组播路由、密钥管理和数据处理方面的研究。同时以目标跟踪应用为案例，对所提技术进行测试。网络针对目标事件构成节点簇，然后通过分布式动态群组管理对该簇进行维护，通过簇首实现基于簇的移动代理，使该簇在逻辑上跟随着目标事件转移；开展链路加密密钥分配与管理系统研究，参考随机预分配密钥策略及其安全性扩展算法提高网络的安全性和可靠性；同时在此基础上解决簇会话密钥分配与管理技术，使用基于簇的本地会话密钥来进一步提高传输链路的安全性；分布式群组数据融合与滤波技术利用簇首节点的处理能力，对群组内部数据进行整合和预处理。最终在事件驱动型无线传感器网络组播路由技术和安全技术方面做出突破，并对群组事件处理技术进行探索。

本项目主要研究事件驱动传感器网络组播管理技术，重点研究动态组播路由技术和组播管理中的密钥协商技术与安全问题。同时在目标定位传感网络环境下研究动态组播协议中的数据处理问题，主要是群组内部的数据融合与滤波等。在目标跟踪应用背景下，提出了一套基于事件驱动的无线传感器网络安全组播模型，设计并实现可用于移动目标跟踪的具有实际使用价值的无线传感器网络组播管理协议。. 本课题研究在组播路由算法方面设计了基于Mobicast安全组播协议框架DC-Mobicast，通过使用“转接区”提高簇转移的连贯性，并辅助监控区域节点预唤醒和安全认证；为了提高节点能量利用效率提出的QoS需求算法和分簇策略，可根据组播路由的具体需求确定簇的大小，可以有效的减少节点能耗。对群组密钥的管理方面，在动态组播簇建立的基础之上采用哈希树进行簇间节点密钥的协商，而在簇内节点间使用中国剩余定理进行会话密钥的协商，具有系统安全性高、节点间计算与通信开销小、可扩展性强等特点，能很好地满足基于动态组播簇密钥管理的各项要求。同时在动态组播模型的基础上，可以利用簇首节点进行簇内数据预处理，通过群组内部进行分布式粒子滤波对跟踪规矩进行平滑处理降低定位误差，同时对加密数据研究安全数据融合技术。. 除了预定内容外，在项目开展过程中我们还对三维节点定位技术、多目标跟踪技术和位置隐私问题进行了研究。提出了一种基于非视距差错容忍及校正控制的3D表面网络定位算法3DPHDV-Hop。该算法在锚节点数量有限的情况下能够有效地减少了3D表面网络中节点的定位误差，同时也能降低了节点间的计算和通信开销。在多目标跟踪方面结合基于多边形边权重值与Mobicast技术，可以有效实现多目标跟踪轨迹识别。在位置隐私研究方面利用改进的k匿名隐私和旋转的同构属性来提供源位置隐私保护，取得了较好的效果。该些方向内容是近几年研究热点，可以成为项目后续研究方向。. 针对这些研究问题，我们深入分析了国内外现有的方案，提出了自己的新方案或者改进方案，在高质量的国际、国内期刊和会议上发表了相应的论文，为以后的无线传感器网络研究提供了理论和实践支持。