带有隐私保护的无线传感网数据融合方法研究

发布时间：2017-07-03 09:10

  本文关键词：带有隐私保护的无线传感网数据融合方法研究

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【摘要】：无线传感器网络是由部署在某一监测区域的若干传感器节点组成的,以环境监测,目标追踪等为目的的一种新型自组织网络。多功能的传感器模块使得微型传感器节点能够完成多样、复杂的感测任务,为网络用户提供多元化,丰富的环境感知以及数据采集应用。由大量密集部署的传感器采集的数据,其冗余度非常高,而冗余数据的传输会造成严重的网络资源浪费。数据融合技术可以充分利用感测数据之间的空间相关性,在中继节点处高效地融合冗余数据,以有效地降低网络中传输的数据包的大小和数目。由于无线传感器网络采用的无线传输媒介的开放性,公众对于信息安全和数据隐私的关注度也越来越高,因此,国内外研究人员一直致力于无线传感器网络的隐私保护解决方案的研究。本文首先介绍了无线传感器网络的特点和研究现状。在此基础上,分析了无线传感器网络的数据融合方法以及隐私保护方法,进而对现有的隐私保护数据融合方法进行分类,并介绍了几种典型的隐私保护数据融合方法。其次,针对无线多媒体传感器网络所采集的感测数据的隐私保护和数据融合,本文提出了一种基于分布式压缩感知的隐私保护数据融合方法。通过对原始的感测数据的分布式压缩感知观测,对观测值的最小二乘支持向量机学习重构,汇聚节点可以确定网络的隐私保护数据配置以及数据融合方法,最终实现隐私保护的数据融合和数据传输。仿真结果表明,所提出的机制可以显著地减少网络的通信开销,在合理地增加计算复杂度的前提下,提供可靠的隐私保护性能。再次,针对大规模无线传感器网络中海量感测数据的隐私保护和高效传输,本文提出了一种基于分簇的伪装数据填充隐私保护数据融合方法。在分簇的构建中,引入拥有相同数目的簇头节点、簇成员节点和不同数目的备用簇头节点的簇结构;在簇间的多跳数据转发过程中,引入簇间数据再融合策略,以充分利用上述簇结构,降低数据传输的总能耗。仿真结果表明,所提出的机制能够有效地实现海量感测数据的融合,高效地保护了其隐私,极大地降低了网络资源的消耗。最后,对本文进行总结,并给出接下来的工作展望。
【关键词】：无线传感器网络 隐私保护 数据融合 分布式压缩感知 分簇
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-13
• 1.1 无线传感器网络概述8-9
• 1.2 无线传感器网络中的典型应用9-11
• 1.3 本文主要工作及其意义11-12
• 1.4 本文结构安排12-13
• 第2章 无线传感器网络的隐私保护数据融合方法13-24
• 2.1 数据融合方法的基本原理13-15
• 2.2 隐私保护方法的基本原理15-18
• 2.3 现有的典型隐私保护数据融合方法18-23
• 2.3.1 基于逐跳加密的隐私保护数据融合方法19-20
• 2.3.2 基于安全多方计算的隐私保护数据融合方法20-21
• 2.3.3 基于隐私同态的隐私保护数据融合方法21-22
• 2.3.4 基于数据分片的隐私保护数据融合方法22
• 2.3.5 非加密式的隐私保护数据融合方法22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 基于分布式压缩感知的隐私保护数据融合方法24-45
• 3.1 研究背景24-27
• 3.2 感知数据的分布式压缩观测方法27-30
• 3.3 数据稀疏系数的隐私保护定制30-34
• 3.4 隐私保护数据的融合方法34-36
• 3.5 仿真验证及结果分析36-43
• 3.5.1 隐私保护性能分析37-41
• 3.5.2 通信开销性能分析41-43
• 3.5.3 数据恢复精度分析43
• 3.6 本章小结43-45
• 第4章 基于分簇的伪装数据填充隐私保护数据融合方法45-61
• 4.1 研究背景45-47
• 4.2 非加密式伪装数据填充的隐私保护方法47-53
• 4.2.1 网络分簇初始化47-50
• 4.2.2 簇内隐私保护数据融合50-53
• 4.3 基于均匀分簇的隐私保护数据融合方法53-55
• 4.3.1 簇间隐私保护数据融合53-54
• 4.3.2 汇聚节点处融合值恢复54-55
• 4.4 仿真验证与结果分析55-60
• 4.4.1 分簇网络拓扑结构56
• 4.4.2 隐私保护性能分析56-58
• 4.4.3 通信开销性能分析58-59
• 4.4.4 生存时间性能分析59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 结束语61-63
• 5.1 工作总结61-62
• 5.2 研究展望62-63
• 参考文献63-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 XU Jian;YANG Geng;CHEN Zhengyu;WANG Qianqian;;A Survey on the Privacy-Preserving Data Aggregation in Wireless Sensor Networks[J];中国通信;2015年05期

  本文关键词：带有隐私保护的无线传感网数据融合方法研究

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本文编号：513059