环境监测无线传感器网络虚假数据检测算法研究

发布时间：2023-05-13 03:43

　　随着无线传感器网络在各个领域扮演着越来越重要的角色,安全问题成为WSN的关键问题。虚假数据入侵是一种典型的攻击方式,不但会干扰网络通信,使节点采集错误信息,影响用户决策,而且也极大消耗了有限的节点资源,缩短了网络的生命周期。针对虚假数据入侵攻击行为的检测,压缩感知采样理论可以通过实时采集少量信息来快速重构原始信号,且空间插值算法在空间信息方面也有广泛的应用。基于此理论基础,提出一种基于压缩感知和空间插值相融合的虚假数据检测算法。本文主要对压缩感知理论和空间插值算法的数据重构进行了深入性的研究,主要的创新性工作包括:(1)针对环境质量监测传感器网络存在虚假数据入侵的问题,提出一种基于压缩感知和空间插值相融合的虚假数据检测算法。检测算法主要是以空间插值和压缩感知两种算法对虚假数据的相异响应特征为手段,对于两种算法得到的重构结果,研究两者之间的相关特征来进行虚假数据的入侵检测。实现传感器节点资源的零浪费,且对虚假数据入侵形式不敏感,具备更加广泛的适用性。(2)针对压缩感知重构算法的图像重构效果较差的问题以及大规模稀疏情况,提出了一种改进的基于₁l正则化最小二乘法的压缩感...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容及章节安排
第二章 无线传感器网络虚假数据检测技术
    2.1 无线传感器网络
        2.1.1 WSN概述
        2.1.2 环境监测网络与虚假数据
    2.2 压缩感知理论
        2.2.1 数学表达
        2.2.2 关键技术
    2.3 空间插值理论
    2.4 本章小结
第三章 压缩感知和空间插值相融合的虚假数据检测算法
    3.1 压缩感知匹配追踪类算法
        3.1.1 正交匹配追踪算法(OMP)
        3.1.2 正则化正交匹配追踪算法(ROMP)
        3.1.3 压缩采样匹配追踪(CoSaMP)
        3.1.4 稀疏度自适应匹配追踪算法(SAMP)
    3.2 压缩感知算法的图像重构
        3.2.1 图像质量评价
        3.2.2 压缩感知图像重构算法性能
    3.3 基于压缩感知和空间插值的虚假数据检测算法
        3.3.1 算法理论基础
        3.3.2 算法描述
        3.3.3 算法实验结果及分析
    3.4 本章小结
第四章 基于l_1
ls的压缩感知重构算法
    4.1 基于l₁正则化的最小二乘法
        4.1.1 模型介绍
        4.1.2 l₁正则化的最小二乘法
        4.1.3 l₁正则化的最小二乘法
        4.1.4 对偶问题
    4.2 截断牛顿内点法
        4.2.1 相关算法基础理论
        4.2.2 牛顿内点法
        4.2.3 PCG搜索方向
    4.3 基于l_1
ls的压缩感知重构算法
        4.3.1 算法描述
        4.3.2 一维随机信号重构验证
        4.3.3 二维图像重构实验及分析
    4.4 本章小结
第五章 环境监测虚假数据检测算法应用
    5.1 环境监测网络系统应用
    5.2 基于压缩感知和空间插值的虚假数据检测
        5.2.1 基于OMP压缩感知和空间插值的检测实验
        5.2.2 基于l_1
ls压缩感知和空间插值的检测实验
        5.2.3 实验结果分析
    5.3 本章小结
第六章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
作者简介
致谢



本文编号：3815231