專利名稱：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位的方法、裝置及傳感器節(jié)點的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位的方法、裝置及傳感器節(jié)點。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量微型、低成本、低功耗的傳感器節(jié)點組成的無線網(wǎng)絡(luò)，用以實現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)敏感數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測、交通管理、工業(yè)應(yīng)用、急救、災(zāi)難解救及病人監(jiān)控等眾多領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，確定節(jié)點或事件發(fā)生的位置對其監(jiān)測活動至關(guān)重要。然而，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般節(jié)點眾多，分布區(qū)域廣泛，部署方式隨機，因此不可能預(yù)先知道所有節(jié)點的位置，所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定位問題就顯得非常關(guān)鍵。現(xiàn)有的無線傳感器定位技術(shù)大都假定所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是安全可信的，忽略了定位過程中的安全問題。然而，傳感器網(wǎng)絡(luò)的開放性和無人看護性使節(jié)點的定位過程極易受到來自惡意節(jié)點或被俘獲節(jié)點的攻擊。攻擊所產(chǎn)生的無效或錯誤的定位結(jié)果將可能導(dǎo)致嚴重后果，例如，產(chǎn)生錯誤甚至完全相反的監(jiān)測結(jié)果、網(wǎng)絡(luò)功能局部或整個癱瘓等。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實施例提出一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位的方法、裝置及傳感器節(jié)點，其能夠防范外部攻擊者冒充傳感器節(jié)點的錨節(jié)點或者鄰居節(jié)點而實施的定位欺騙攻擊，從而提高了傳感器節(jié)點定位的安全性和抗攻擊能力。根據(jù)本發(fā)明的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位的方法，包括:接收一個目標節(jié)點的可見錨節(jié)點發(fā)送的第一消息，根據(jù)所述第一消息中的第一認證信息對目標節(jié)點的可見錨節(jié)點進行認證，并獲得每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的位置信息和來自所述每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息；接收所述目標節(jié)點的鄰居節(jié)點發(fā)送的第二消息，根據(jù)所述第二消息中的第二認證信息對所述鄰居節(jié)點進行認證，并獲得來自每一經(jīng)認證鄰居節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息；根據(jù)來自同一可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息，比較所述目標節(jié)點與所述鄰居節(jié)點距離該同一可見錨節(jié)點的遠近，并確定所述目標節(jié)點的至少一個可能位置區(qū)域，其中，每一可能位置區(qū)域為所述目標節(jié)點位于其內(nèi)部的、由所述目標節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點中的任意四個作為頂點所組成的一個四面體；根據(jù)所述每一可能位置區(qū)域的重心，確定所述目標節(jié)點的位置。根據(jù)本發(fā)明的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位的裝置，包括:第一處理模塊，用于接收一個目標節(jié)點的可見錨節(jié)點發(fā)送的第一消息，根據(jù)所述第一消息中的第一認證信息對所述可見錨節(jié)點進行認證，并獲得每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的位置信息和來自所述每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息；第二處理模塊，用于接收所述目標節(jié)點的鄰居節(jié)點發(fā)送的第二消息，根據(jù)所述第二消息中的第二認證信息對所述鄰居節(jié)點進行認證，并獲得來自每一經(jīng)認證鄰居節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息；第三處理模塊，用于根據(jù)來自同一可見錨節(jié)點的接收信號強度信息，比較所述目標節(jié)點與所述鄰居節(jié)點距離該同一可見錨節(jié)點的遠近，并確定所述目標節(jié)點的至少一個可能位置區(qū)域，其中，每一可能位置區(qū)域為所述目標節(jié)點位于其內(nèi)部的、由所述目標節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點中的任意四個作為頂點所組成的一個四面體；第四處理模塊，用于根據(jù)所述每一可能位置區(qū)域的重心，確定所述目標節(jié)點的位置。


本發(fā)明的目的、特點、特征和優(yōu)點通過以下結(jié)合附圖的詳細描述將變得更加顯而易見。其中:圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的節(jié)點定位方法的流程示意圖；以及圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的節(jié)點定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的各個實施例。本發(fā)明的實施例提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點安全定位的方法。在本發(fā)明的實施例中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個節(jié)點，除了不知道位置的傳感器節(jié)點即未知節(jié)點外，還部署了少數(shù)已知自身位置的錨節(jié)點，錨節(jié)點通常配備有高發(fā)射功率的無線收發(fā)器。示例性地，可以在錨節(jié)點上設(shè)置GPS (全球定位系統(tǒng))定位器件來測得錨節(jié)點的位置，或通過將錨節(jié)點的位置信息預(yù)先存儲在錨節(jié)點上來使錨節(jié)點已知其位置信息。錨節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳感器節(jié)點廣播信標消息，該信標消息可以包括錨節(jié)點的標識(ID)和錨節(jié)點的位置信息等。如果未知節(jié)點能夠接收到來自某個錨節(jié)點的信標消息，則該錨節(jié)點為該未知節(jié)點的可聽見的錨節(jié)點，簡稱可見錨節(jié)點。在本發(fā)明的實施例中，節(jié)點的標識是唯一的。示例性地，為了確保三維立體的通信范圍，錨節(jié)點和傳感器節(jié)點可以都裝備全方位天線。將要進行位置估計的未知節(jié)點稱為目標節(jié)點。在目標節(jié)點的通信半徑R范圍內(nèi)的未知節(jié)點稱為目標節(jié)點的鄰居節(jié)點。具體地，假設(shè)一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)S= {s|l，2，...，m}，其中m為大于2的正整數(shù)，目標節(jié)點s的真實坐標用三維坐標(xs，ys, zs)表示，通信半徑是R，目標節(jié)點可以與位于其通信半徑以內(nèi)的傳感器節(jié)點通信，則目標節(jié)點s(s e S)的鄰居節(jié)點定義為:N(s) = {n e S| (xs_xn)2+(ys_yn)2+(zs_zn)2 < R2, η 關(guān) s}。其中，一個目標節(jié)點的鄰居節(jié)點可以有一個或多個。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的節(jié)點定位方法的流程示意圖。如圖1，本發(fā)明一個實施例的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位的方法，包括如下步驟:步驟S101，目標節(jié)點接收錨節(jié)點發(fā)送的第一消息，根據(jù)第一消息中的第一認證信息對自身的可見錨節(jié)點進行認證，并獲得每一經(jīng)認證的可見錨節(jié)點的位置信息和來自每一經(jīng)認證的可見錨節(jié)點的接收信號強度信息。示例性地，該第一消息可以為信標消息，信標消息可以包括:錨節(jié)點的標識信息、錨節(jié)點的位置信息，以及第一認證信息。示例性地，可以使用哈希認證機制，如單向哈希鏈來進行錨節(jié)點的認證。具體地，可以利用上述信標消息中的第一認證信息來對信標消息的來源進行認證，如哈希認證。下面對如何利用哈希鏈來進行錨節(jié)點的認證進行示例性說明。該例中，待認證的每一個錨節(jié)點具有一個唯一的密鑰PWi,該密鑰可以使用抗沖突哈希函數(shù)H，例如MD5來進行掩碼。由于抗沖突函數(shù)的抗沖突屬性，對于攻擊者而言，找到H(Pffi) = H(PWj),而Wi ^Wj在計算上是不可行的。可以使用下列方程來產(chǎn)生哈希序列:H°=PWi, Ht = HOT1)，t = 1，...，T，其中T是一個較大的整數(shù)，而任何傳感器節(jié)點都不知道H0的值。在每一個目標節(jié)點上都預(yù)先存儲有第三認證信息，用于在接收到信標消息后根據(jù)第一認證信息對發(fā)送信標消息的錨節(jié)點進行哈希認證。示例性但不作為限制地，第三認證信息包括:錨節(jié)點的標識和該標識的錨節(jié)點所對應(yīng)的哈希鏈結(jié)果，即哈希值。示例性地，可以在目標節(jié)點中維護一個表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該表格包括兩列數(shù)據(jù)，第一列是錨節(jié)點的標識，示例性地，該標識可以是一個字節(jié)，第二列是該標識的錨節(jié)點對應(yīng)的哈希鏈結(jié)果，示例性地，該哈希鏈結(jié)果為16個字節(jié)。現(xiàn)在舉例說明如何利用哈希值來認證錨節(jié)點的ID。錨節(jié)點Li的信標消息中包括用于進行認證的第一認證信息，示例性地，該第一認證信息包括OTt(PWi), 0，其中七為當(dāng)前認證所需的哈希指數(shù)，第一次認證時，t = I。在目標節(jié)點第一次接收到某個可見錨節(jié)點Li的信標消息后，根據(jù)該可見錨節(jié)點的標識信息，確定與該標識信息相對應(yīng)的哈希值Ht(Pffi丨并判斷HOT1 (PWi))是否等于紀⑴^ i)，如是，則該錨節(jié)點通過認證，否則，該錨節(jié)點未通過認證。在錨節(jié)點通過認證后，可進一步用IT1(PWi)將HT(PW' J替換掉，并將哈希指數(shù)t增加I。這樣目標節(jié)點中存儲了上一個哈希鏈結(jié)果HTf1(PWi)，從而可以實現(xiàn)對來自相同的錨節(jié)點的信標消息只執(zhí)行一次哈希計算。在信標消息中包含哈希指數(shù)，如果在通信過程中目標節(jié)點存儲的上一個哈希鏈結(jié)果由于某些原因丟失了，例如目標節(jié)點未收到錨節(jié)點上一次發(fā)送的信標消息，該指數(shù)可以用于同步錨節(jié)點與目標節(jié)點的認證次數(shù)。此外，為了減少不同錨節(jié)點對應(yīng)的哈希值所需的存儲空間，對于時間/存儲空間復(fù)雜度0(log2(n))的哈希鏈(即復(fù)雜度與以2為底的對數(shù)成正比)，可以在目標節(jié)點中使用有效的存儲或計算方法，以在需要的時候計 算出所需的哈希值，而無需預(yù)先將所有的哈希值存儲在內(nèi)。進一步地，為了保護定位信息以能夠獲得可靠的定位結(jié)果，避免定位信息泄露，可以將第一消息進行加密。目標節(jié)點接收到的第一消息，如信標消息可以是經(jīng)過加密后的消息。由于傳感器節(jié)點的計算功率和能量資源都受限制，示例性但不作為限制地，可以使用對稱密鑰加密解決方案來進行信標消息的加密，例如采用64比特的RC5對稱密鑰。具體地，在對信標消息加密時，可以在部署前預(yù)先在目標節(jié)點和錨節(jié)點上加載共享全球?qū)ΨQ密鑰Ktl。此外，每一個目標節(jié)點s與每一個錨節(jié)點Li共享一個配對密鑰Kus,這個密鑰也可以預(yù)先加載。由于配置的錨節(jié)點的數(shù)目相對小，目標節(jié)點側(cè)所需要的存儲空間在所允許的存儲空間范圍之內(nèi)，假定錨節(jié)點的數(shù)目為L，則目標節(jié)點中總共要存儲L個密鑰，L為正整數(shù)。例如，在目標節(jié)點中可利用具有128K字節(jié)可編程閃存的Mica傳感器來存儲密鑰。舉例說明，當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)中具有200個錨節(jié)點，并使用64比特RC5對稱密鑰來加密時，一個目標節(jié)點共需要1.6K比特的存儲空間來存儲所有錨節(jié)點的配對密鑰。由于目標節(jié)點的數(shù)目較多，假設(shè)目標節(jié)點的數(shù)目為N，N為正整數(shù)，則按常規(guī)的存儲方式，錨節(jié)點將不得不存儲N個密鑰，這樣對錨節(jié)點的存儲空間要求較高。為了節(jié)省錨節(jié)點的存儲空間，在本發(fā)明的實施例中，可以使用一個主密鑰Ku來代替與每個目標節(jié)點相對應(yīng)的配對密鑰Kus，其中，配對密鑰K'由主密鑰Ku使用偽隨機函數(shù)h和唯一的目標節(jié)點標識IDs來確定，具體由K'=h(Ku，IDs)導(dǎo)出。這樣，在錨節(jié)點中只需存儲主密鑰Ku即可，在給定IDs的情況下，錨節(jié)點能夠在需要的時候計算出其與某一目標節(jié)點的配對密鑰，而無需存儲任何配對密鑰，從而減少了錨節(jié)點的存儲空間需求。其中，目標節(jié)點標識IDs可以由目標節(jié)點發(fā)送給錨節(jié)點，或者預(yù)先存儲在錨節(jié)點中。示例性地，錨節(jié)點發(fā)送的第一消息可以具有如下示例性的格式:Li =KXiJpZi) I I OTt(PWi)), t} K其中，(Xi, Yi, Zi)為錨節(jié)點Li的坐標，t為哈希指數(shù)，K表示對該第一消息進行加密的密鑰，例如為與目標節(jié)點相對應(yīng)的配對密鑰K'。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第一消息的報文中還包括的錨節(jié)點標識信息在上述格式中并未體現(xiàn)，上述格式僅是示意性地，并不代表該消息僅包含格式中的部分。步驟S102，目標節(jié)點接收其鄰居節(jié)點發(fā)送的第二消息，根據(jù)第二消息中的第二認證信息對鄰居節(jié)點進行認證，并獲得來自每一經(jīng)認證鄰居節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收
信號強度信息。示例性但不作為限制地，該步驟還可以包括獲得每一經(jīng)認證鄰居節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的位置信息或標識信息。示例性地，第二消息還可以包括:鄰居節(jié)點的標識信息；以及鄰居節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的位置信息或標識信息。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的一些實施例中，第二消息還可以包括:來自鄰居節(jié)點的每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號強度信息。示例性地，該第二消息可以是交換消息，目標節(jié)點可以利用交換消息與其鄰居節(jié)點進行自身的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的信息的交換，交換的信息可以包括:節(jié)點的標識信息，節(jié)點自身的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的位置信息或標識信息，節(jié)點中來自其每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號強度信息。 與對錨節(jié)點的認證類似,可以利用哈希認證機制，如哈希鏈來認證鄰居節(jié)點。在利用哈希鏈來認證鄰居節(jié)點時，通過對所接收的由鄰居節(jié)點發(fā)送的交換消息進行哈希認證來實現(xiàn)。具體地，可以利用上述第二認證信息來對第二消息，如交換消息的來源進行認證，如哈希認證。同上文所述的錨節(jié)點認證相似，預(yù)先在目標節(jié)點中存儲鄰居節(jié)點的標識信息和鄰居節(jié)點所對應(yīng)的哈希鏈結(jié)果。示例性地，鄰居節(jié)點η的第二認證信息包括OTt (Pffn)，t)，其中，PWn為鄰居節(jié)點η具有的唯一的密鑰，t為當(dāng)前認證所需的哈希指數(shù)，第一次認證時，t = I。示例性地，目標節(jié)點中可以包括第四認證信息，以在接收到交換消息后進行哈希認證。示例性但不作為限制地，第四認證信息包括:鄰居節(jié)點的標識和該標識的鄰居節(jié)點所對應(yīng)的哈希鏈結(jié)果即哈希值。對鄰居節(jié)點進行哈希認證的過程與上面所描述的對錨節(jié)點進行哈希認證的過程相似，在此不再贅述。進一步地，為了保護交換消息中的內(nèi)容以保證可靠的定位結(jié)果，避免交換信息中的內(nèi)容泄露，可以將第二消息加密。示例性但不作為限制地，可以采用與加密第一消息，如信標消息類似的加密方法來加密交換消息，在此不再贅述。此外，對于鄰居節(jié)點眾多的情況下，可以在目標節(jié)點中使用一個主密鑰Kn來代替與每個鄰居節(jié)點相對應(yīng)的配對密鑰Kns，其中，配對密鑰Kns由主密鑰Kn使用偽隨機函數(shù)h'和鄰居節(jié)點唯一的節(jié)點標識IDn來確定，具體由Kns = M (Kn, IDn)導(dǎo)出。這樣，在目標節(jié)點中只需存儲主密鑰Kn即可，在給定IDn的情況下，目標節(jié)點能夠在需要的時候計算出其與某一鄰居節(jié)點的配對密鑰，而無需存儲任何配對密鑰，從而減少了目標節(jié)點的存儲空間需求。當(dāng)然，當(dāng)鄰居節(jié)點數(shù)目不多時，也可以直接存儲目標節(jié)點與鄰居節(jié)點的配對密鑰。示例性地，鄰居節(jié)點\發(fā)送的第二消息的格式與錨節(jié)點發(fā)送的第一消息的格式相類似，也可以表示為:η: {(Xn, Yn, Zn) | | (H^t (Pffn))，t} κ其中，(Xi, Yi, Zi)為鄰居節(jié)點Ni的坐標，j為哈希指數(shù)，K表示對該第二消息進行加密的密鑰，例如為與目標節(jié)點相對應(yīng)的配對密鑰Kns。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第二消息的報文中還包括的鄰居節(jié)點的標識信息在上述格式中并未體現(xiàn)，上述格式僅是示意性地，并不代表該消息僅包含格式中的部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在滿足傳感器節(jié)點的能量資源和存儲資源約束的前提下，可以使用其它加密方法對第一消息和第二消息進行加密。步驟S103，目標節(jié)點根據(jù)來自同一可見錨節(jié)點的接收信號強度信息，比較其自身與鄰居節(jié)點距離該同一可見錨節(jié)點的遠近，并確定目標節(jié)點的至少一個可能位置區(qū)域，其中，每一可能位置區(qū)域為目標節(jié)點位于其內(nèi)部的、由目標節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點中的任意四個作為頂點所組成的一個四面體；步驟S104，目標節(jié)點根據(jù)每一可能位置區(qū)域的重心，確定自身的位置。例如，可以將目標節(jié)點的所有可能位置區(qū)域的重心坐標的平均值確定為目標節(jié)點的位置坐標。下面對步驟S103和S104的具體實現(xiàn)給出示例性說明。 本發(fā)明該實施例的定位方法的實施基于三維空間中的近似四面體內(nèi)點定位方法(APIT-3D, Approximate Point-1n-Tetrahedron) 在節(jié)點不移動的假設(shè)前提下，本發(fā)明一個實施例的定位方法基于如下思想:如果目標節(jié)點判斷自身位于某個由任意4個可見錨節(jié)點組成的四面體內(nèi)部，則認為該四面體為該目標節(jié)點的一個可能位置區(qū)域(PLA，PossibleLocation Area) 0通過循環(huán)的選取由不同的可見錨節(jié)點作為頂點所組成的四面體進行測試，篩選出至少一個是PLA的四面體，可以不斷縮小目標節(jié)點的周邊區(qū)域，從而可以實現(xiàn)位置估計。
本發(fā)明的一個實施例中，基于在三維空間中、在給定的方向上無線信號的接收信號強度(RSS,Received Signal Strength)隨著傳播距離遞減的思想,通過比較目標節(jié)點與鄰居節(jié)點各自測量的來自同一個可見錨節(jié)點的接收信號強度，可以判斷出目標節(jié)點與鄰居節(jié)點各自距離該可見錨節(jié)點的遠近。其中，在給定的傳播方向上，傳感器節(jié)點接收到來自某個可見錨節(jié)點的信號強度越弱，則說明該傳感器節(jié)點距離該可見錨節(jié)點越遠。在本發(fā)明的一個實施例中，可以通過在目標節(jié)點中預(yù)先設(shè)置可以測量接收信號強度的接收信號強度測量模塊來獲得可見錨節(jié)點的接收信號強度信息。示例性地，接收信號強度測量模塊可以是內(nèi)置的接收信號強度指示器電路。
在節(jié)點不移動的假設(shè)前提下，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密集分布的特點，在比較出一個目標節(jié)點s與其每一個鄰居節(jié)點相對于二者的公共可見錨節(jié)點的遠近后，當(dāng)s的所有鄰居節(jié)點中沒有一個比S同時接近或遠離一個選定四面體的四個頂點A，B, C，D時，則S認為自己位于四面體AB⑶的內(nèi)部，否則，s認為自己位于四面體AB⑶的外部。由此來確定出目標節(jié)點是否位于某一四面體的內(nèi)部，從而確定出目標節(jié)點的可能位置區(qū)域。其中，對于s的任意一個鄰居節(jié)點η而言，若(An < As)&&(Bn < Bs)&&(Cn < Cs)&&(Dn < Ds)成立，則認為鄰居節(jié)點η比s同時接近四面體AB⑶的所有四個頂點；若(An > As)&&(Bn >Bs)&&(Cn > Cs)&&(Dn > Ds)成立，則認為鄰居節(jié)點η比s同時遠離四面體AB⑶的所有四個頂點。An表示鄰居節(jié)點η到頂點A的距離,As表示目標節(jié)點s到頂點A的距離,An < As表示鄰居節(jié)點η比目標節(jié)點s距離頂點A更近。Bn、Bs、Cn、Cs、Dn和Ds的含義類似,分別表示鄰居節(jié)點η或目標節(jié)點s到相應(yīng)四面體頂點的距離，在此不再贅述。在本發(fā)明的實施例中，通過對目標節(jié)點所有的可見錨節(jié)點中的四個錨節(jié)點的不同組合進行測試，確定由四個可見錨節(jié)點作為頂點所構(gòu)成的四面體是否為目標節(jié)點的可能位置區(qū)域，直到超過預(yù)先設(shè)定的最大組合數(shù)目或已經(jīng)用盡了可見錨節(jié)點的所有組合，獲得的所有可能位置區(qū)域形成可能位置區(qū)域集。然后，根據(jù)可能位置區(qū)域集中每一個可能位置區(qū)域的四個頂點的可見錨節(jié)點的位置信息確定出每一個可能位置區(qū)域的重心，并根據(jù)重心坐標確定目標節(jié)點的位置。下面舉例說明如何確定目標節(jié)點的可能位置區(qū)域。該例中，示例性但不作為限制地，僅以四個經(jīng)認證的可見錨節(jié)點A，B，C，和D為例。目標節(jié)點在接收到錨節(jié)點的信標消息后，進行認證，并將獲得的經(jīng)認證的可見錨節(jié)點A，B, C，和D的位置信息和來自錨節(jié)點A，B，C，和D中各錨節(jié)點的RSS信息存儲在表I中。
權(quán)利要求
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位的方法，包括: 接收一個目標節(jié)點的可見錨節(jié)點發(fā)送的第一消息，根據(jù)所述第一消息中的第一認證信息對所述可見錨節(jié)點進行認證，并獲得每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的位置信息和來自所述每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息； 接收所述目標節(jié)點的鄰居節(jié)點發(fā)送的第二消息，根據(jù)所述第二消息中的第二認證信息對所述鄰居節(jié)點進行認證，并獲得來自每一經(jīng)認證鄰居節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息； 根據(jù)來自同一可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息，比較所述目標節(jié)點與所述鄰居節(jié)點距離該同一可見錨節(jié)點的遠近，并確定所述目標節(jié)點的至少一個可能位置區(qū)域，其中，每一可能位置區(qū)域為所述目標節(jié)點位于其內(nèi)部的、由所述目標節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點中的任意四個作為頂點所組成的一個四面體； 根據(jù)所述每一可能位置區(qū)域的重心，確定所述目標節(jié)點的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一消息包括: 所述可見錨節(jié)點的標 識信息；以及 所述可見錨節(jié)點的位置信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二消息包括: 所述鄰居節(jié)點的標識信息；以及 所述鄰居節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的位置信息或標識信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二消息還包括: 來自所述鄰居節(jié)點的每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 根據(jù)所述第一認證信息對所述目標節(jié)點的可見錨節(jié)點進行哈希認證。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 根據(jù)所述第二認證信息對所述鄰居節(jié)點進行哈希認證。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一消息和/或所述第二消息進行了加密。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 當(dāng)所述目標節(jié)點的所有鄰居節(jié)點中沒有一個比所述目標節(jié)點同時接近或遠離一個所述四面體的四個頂點時，確定所述目標節(jié)點位于所述四面體的內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 將所述目標節(jié)點的所有可能位置區(qū)域的重心坐標的平均值確定為所述目標節(jié)點的位置坐標。
10.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位的裝置，包括: 第一處理模塊，用于接收一個目標節(jié)點的可見錨節(jié)點發(fā)送的第一消息，根據(jù)所述第一消息中的第一認證信息對所述可見錨節(jié)點進行認證，并獲得每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的位置信息和來自所述每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息； 第二處理模塊，用于接收所述目標節(jié)點的鄰居節(jié)點發(fā)送的第二消息，根據(jù)所述第二消息中的第二認證信息對所述鄰居節(jié)點進行認證，并獲得來自每一經(jīng)認證鄰居節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息；第三處理模塊，用于根據(jù)來自同一可見錨節(jié)點的接收信號強度信息，比較所述目標節(jié)點與所述鄰居節(jié)點距離該同一可見錨節(jié)點的遠近，并確定所述目標節(jié)點的至少一個可能位置區(qū)域，其中，每一可能位置區(qū)域為所述目標節(jié)點位于其內(nèi)部的、由所述目標節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點中的任意四個作為頂點所組成的一個四面體； 第四處理模塊，用于根據(jù)所述每一可能位置區(qū)域的重心，確定所述目標節(jié)點的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括: 接收信號強度測量模塊，用于測量來自所述每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第一消息包括: 所述可見錨節(jié)點的標識信息；以及 所述可見錨節(jié)點的位置信息。
13.根據(jù)權(quán)利 要求10所述的裝置，其特征在于，所述第二消息包括: 所述鄰居節(jié)點的標識信息；以及 所述鄰居節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的位置信息或標識信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述第二消息還包括: 來自所述鄰居節(jié)點的每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求10或12所述的裝置，其特征在于，還包括: 存儲模塊，用于存儲第三認證信息； 所述第一處理模塊進一步用于根據(jù)所述第一認證信息和所述第三認證信息對所述可見錨節(jié)點進行哈希認證。
16.根據(jù)權(quán)利要求10或13所述的裝置，其特征在于，還包括: 存儲模塊，用于存儲第四認證信息； 所述第二處理模塊進一步用于根據(jù)所述第二認證信息和所述第四認證信息對所述鄰居節(jié)點進行哈希認證。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第一消息和/或第二消息進行了加LU O
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于， 所述第三處理模塊進一步用于當(dāng)所述目標節(jié)點的所有鄰居節(jié)點中沒有一個比所述目標節(jié)點同時接近或遠離一個所述四面體的四個頂點時，確定所述目標節(jié)點位于所述四面體的內(nèi)部。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于， 所述第四處理模塊進一步用于將所述目標節(jié)點的所有可能位置區(qū)域的重心坐標的平均值確定為所述目標節(jié)點的位置坐標。
20.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點，包括如權(quán)利要求10至19任一所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位的方法、裝置及傳感器節(jié)點，該方法包括接收一個目標節(jié)點的可見錨節(jié)點發(fā)送的第一消息，根據(jù)第一消息中的第一認證信息對所述可見錨節(jié)點進行認證，并獲得每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的位置信息和來自每一經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息；接收所述目標節(jié)點的鄰居節(jié)點發(fā)送的第二消息，根據(jù)第二消息中的第二認證信息對所述鄰居節(jié)點進行認證，并獲得來自每一經(jīng)認證鄰居節(jié)點的經(jīng)認證可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息；根據(jù)來自同一可見錨節(jié)點的接收信號的強度信息，確定所述目標節(jié)點的可能位置區(qū)域；根據(jù)每一可能位置區(qū)域的重心，確定所述目標節(jié)點的位置。利用本發(fā)明，可以提高節(jié)點定位的安全性和抗攻擊能力。
文檔編號H04W64/00GK103200568SQ20121000408
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者劉玉恒 申請人:西門子公司