吴开兴,张荣华

(河北工程大学信息与电气工程学院,河北邯郸056038)

无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)是一种新型的低功耗、自组织、短距离的无线传输网络,可以实时监测网络分布区域内各种监测对象的状态信息。在WSN的各种应用中,大多数需要确定事件发生的位置,或者需要对目标进行跟踪。随着WSN应用研究的不断深入,对定位技术提出了更高需求。其中,安全定位已经与定位精度和能耗一起成为WSN中评价定位算法性能的三个主要标准之一。安全定位技术是WSN节点定位的关键技术,是定位过程有效性的重要保障[1]。

现有针对基于TDOA测距提出的安全定位算法,或者依赖于节点的密度[2],或者计算复杂性过高[3],或者只针对某种特定的攻击[4],具有局限性。由于WSN受到的攻击种类可能多种多样,不可能对每种可能出现的特定攻击行为采取一一防范的措施[5]。本文将针对基于TDOA测距的定位提出一种抵抗轻量级攻击的定位算法AR-TDOA (Attack Resistant-Time Difference Of Arrival),采用信息分组方法隔离可疑数据,目的是在存在攻击的情况下,保证节点的可靠定位,属于被动式的安全定位思想。

1 AR-TDOA算法

节点定位过程中,为了提供初始的定位参照,需要在初始化阶段预先部署一定比例的锚节点(beacon node),锚节点可通过GPS或预设等方式实现定位,配有大功率无线发射设备,向未知节点发送包含位置信息的信标报文。

1.1 TDOA测距原理

TDOA是一种适用性较强的定位算法,通过记录信号的到达时间差来测量距离,降低了对时间同步的要求,测距精度可达到厘米级,被广泛应用于WSN定位系统。……