CN115278867B - 一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法 - Google Patents

一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法 Download PDF

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CN115278867B CN202210673063.8A CN202210673063A CN115278867B CN 115278867 B CN115278867 B CN 115278867B CN 202210673063 A CN202210673063 A CN 202210673063A CN 115278867 B CN115278867 B CN 115278867B
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Abstract

本发明公开了一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法，包括：获取非锚节点；确定所述非锚节点所在的三角剖分集，得到所述三角剖分集的节点，并预设所述三角剖分集的信任度；根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度，得到更新的信任度；基于所述更新的信任度更新所述非锚节点的位置坐标，并重复执行所述根据所述非锚节点与所述三角剖分集的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度的步骤。本发明在信任度评估过程中对每个非锚节点三角剖分集的信任度进行更新迭代，减少网络攻击对无线传感器网络定位精度的影响，进而提高计算非锚节点位置坐标的准确率。

Description

一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法
技术领域
本发明涉及无线传感器网络定位技术领域，具体涉及一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法。
背景技术
无线传感器网络通过一组空间分布的传感器节点来对环境进行感知和监测，广泛应用于如智能家居系统，室内工业监控，跟踪目标和目标检测。通过使用全球定位系统，一些被称为锚节点的传感器可以获得自己的准确位置，而无法获得自己的准确位置的传感器被称为非锚节点。通过定位算法可通过锚节点的位置估计非锚节点的位置，其中，基于分布式框架的传感器定位算法是最常用的一种定位算法，其核心思想是通过传感器间的距离测量对整个传感器网络进行定位。
在非可信环境中，无线传感器网络定位面临着各式各样的网络攻击，其中攻击者主要通过破坏传感器或执行器数据的可用性和完整性来降低网络的可靠性。而基于分布式框架的传感器定位算法并未考虑到在非可信环境中部分传感器节点受到攻击后节点信任度急剧下降的问题，导致无线传感器网络无法准确进行定位。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出了一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法，旨在解决现有技术中因未考虑非可信环境中部分传感器节点受到攻击后节点信任度急剧下降而导致的无线传感器网络无法准确定位问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法，其中，所述方法包括：
获取无线传感器节点的位置坐标，并将无法获取所述位置坐标的所述无线传感器节点设为非锚节点；
确定所述非锚节点所在的三角剖分集，得到所述三角剖分集的节点，并预设所述三角剖分集的信任度；其中，所述信任度用于表示所述三角剖分集中的所述非锚节点被攻击的可能性；
根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度，得到更新的信任度；
基于所述更新的信任度更新所述非锚节点的位置坐标，并重复执行所述根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度的步骤。
在一种实现方式中，所述获取无线传感器节点的位置坐标，并将无法获取所述位置坐标的所述无线传感器节点设为非锚节点，包括：
获取所述无线传感器节点的所述位置坐标；
将已知所述位置坐标的所述传感器节点设为锚节点；其中，所述锚节点为三个，所述锚节点的位置坐标为Pi，i＝1,2,3；
将未知所述位置坐标的所述传感器节点设为所述非锚节点j，标记所述非锚节点j的所述位置坐标为p3+j(t)，j＝1，…，G-3，G为网络空间中所有无线传感器节点的个数，t为获取所述非锚节点j的位置坐标的时刻；
随机设置所述非锚节点j在t＝0时刻的所述位置坐标为p3+j(t)，t＝0。
在一种实现方式中，所述确定所述非锚节点的三角剖分集，得到所述三角剖分集的节点，并预设所述三角剖分集的信任度，包括：
确定所述非锚节点j所在三角剖分集，所述三角剖分集为w＝1，2，...，Kj表示所述非锚节点j的第w个三角剖分集，Kj为非锚节点j的三角剖分集个数，为所述三角剖分集/>的节点，且所述非锚节点j位于/>构成的凸包内；
预设所述非锚节点j所在的所述三角剖分集在t＝0时刻的所述信任度为其中，t＝0。
在一种实现方式中，所述根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度，得到更新的信任度，包括：
获取所述非锚节点j与所述非锚节点j所在的三角剖分集中的节点/>k＝1,2,3的距离信息，并根据所述距离信息得到信任度评估值；
根据所述信任度评估值判断所述非锚节点j或所述节点是否受到攻击；
若所述非锚节点j或所述节点受到攻击，更新所述三角剖分集/>的所述信任度，得到更新的信任度，所述更新的信任度为/>其中衰减参数c∈(0,1)，w＝1，2，...，Kj表示所述非锚节点j的第w个三角剖分集，t为更新所述信任度的时刻；
若所述非锚节点j或所述节点未受到攻击，则所述三角剖分集/>的所述更新的信任度为/>
在一种实现方式中，所述获取所述非锚节点j与其所在的三角剖分集中的节点k＝1,2,3的距离信息，并根据所述距离信息得到信任度评估值，包括：
在所述非锚节点j与所述三角剖分集的节点k＝1，2，3中选取第一节点和第二节点；
获取在第一时刻时所述第一节点和所述第二节点间的第一距离信息；
获取在第二时刻时所述第一节点和所述第二节点间的第二距离信息；
根据所述第一距离信息和所述第二距离信息得到所述信任度评估值。
在一种实现方式中，所述根据所述信任度评估值判断所述非锚节点j或所述节点是否受到攻击，包括：
预设信任度评估阈值；
若所述信任度评估值大于所述信任度评估阈值，则判断所述非锚节点j或所述节点受到攻击；
若所述信任度评估值小于或等于所述信任度评估阈值，则判断所述非锚节点j或所述节点未受到攻击。
在一种实现方式中，所述基于所述更新的信任度更新所述非锚节点的位置坐标，包括：
将所述更新的信任度进行归一化处理，得到无量纲信任度，所述无量纲信任度为其中Kj为所述非锚节点j的三角剖分集个数；
根据所述无量纲信任度更新所述非锚节点j的所述位置坐标，得到更新的位置坐标，所述更新的位置坐标为
其中，γ为预设的增益系数，pj(t)为t时刻非锚节点j的位置坐标，为t时刻非锚节点j相邻节点/>的位置坐标，/>为非锚节点j相对于其相邻节点/>的重心坐标，为所述无量纲信任度。
第二方面，本发明实施例还提供一种基于信任度评估的无线传感器网络定位装置，其中，所述装置包括：
非锚节点获取模块，用于获取无线传感器节点的位置坐标，并将无法获取所述位置坐标的所述无线传感器节点设为非锚节点；
三角剖分集获取模块，用于确定所述非锚节点所在的三角剖分集，得到所述三角剖分集的节点，并预设所述三角剖分集的信任度；
信任度更新模块，用于根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度，得到更新的信任度；
位置坐标更新模块，用于基于所述更新的信任度更新所述非锚节点的位置坐标，并重复执行所述根据所述非锚节点与所述三角剖分集的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度的步骤。
第三方面，本发明实施还提供一种无线传感器，其中，所述无线传感器包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的基于信任度评估的无线传感器网络定位程序，所述处理器执行所述基于信任度评估的无线传感器网络定位程序时，实现如上述任意一项所述的基于信任度评估的无线传感器网络定位方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质上存储有基于信任度评估的无线传感器网络定位程序，所述基于信任度评估的无线传感器网络定位程序被处理器执行时，实现如上述任意一项所述的基于信任度评估的无线传感器网络定位方法的步骤。
有益效果：本发明实施例首先将无法获取位置坐标的无线传感器节点设为非锚节点，然后再确定非锚节点所在的三角剖分集，再根据非锚节点与非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息就可以判断非锚节点是否被攻击，再根据非锚节点是否被攻击更新三角剖分集的信任度，本发明考虑三角剖分集的信任度的情况下更新非锚节点的位置坐标，最后通过重复执行更新三角剖分集的信任度的步骤完成对所有非锚节点的位置坐标的迭代。可见，本实施例在信任度评估过程中对每个非锚节点三角剖分集的信任度进行更新迭代，减少网络攻击对无线传感器网络定位精度的影响，进而提高计算非锚节点位置坐标的准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于信任度评估的无线传感器网络定位方法的流程示意图。
图2是本发明实施例提供的非锚节点与三角剖分集示意图。
图3是本发明实施例提供的非可信环境中攻击者随机分布的示意图。
图4是本发明实施例提供的无线传感器网络中攻击者对非锚节点距离测量信息修改的示意图。
图5是本发明实施例提供的非锚节点三角剖分集的信任度更新曲线。
图6是本发明实施例提供的未进行信任度评估的定位效果图。
图7是本发明实施例提供的利用信任度评估的定位效果图。
图8是本发明实施例提供的基于信任度评估的无线传感器网络定位装置的原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由于现有技术中，基于分布式框架的传感器定位算法并未考虑到在非可信环境中部分传感器节点受到攻击后节点信任度急剧下降的问题，导致无线传感器网络无法准确进行定位。
为了解决现有技术的问题，本实施例提供了一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法，假定场景中所有非锚节点都位于锚节点的凸包内，每个非锚节点存在多个三角剖分集；非锚节点和非锚点所在的三角剖分集节点之间可以相互通信；同时考虑一个通用的网络攻击模型，攻击者随机分布在整个传感器网络中；当无线传感器网络开始对非锚节点进行定位时，通过距离信息的统计特性定义信任度评估值；在信任评估过程中对每个非锚节点三角剖分集的信任度进行更新迭代，减少攻击者对无线传感器网络定位精度的影响，进而得到非锚节点准确的位置坐标。因此，在获取非锚节点的位置坐标时考虑到被攻击非锚节点信任度急剧下降的情况，在信任度评估过程中对每个非锚节点三角剖分集的信任度进行更新迭代，减少网络攻击对无线传感器网络定位精度的影响，进而提高计算非锚节点位置坐标的准确率。
示例性方法
本实施例提供一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法，本实施例可应用于传感器。如图1所示，所述方法包括如下步骤：
步骤S100、获取无线传感器节点的位置坐标，并将无法获取所述位置坐标的所述无线传感器节点设为非锚节点。
无线传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成无线传感器网络。无线传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对无线传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
根据能否获取无线传感器节点自身的位置坐标，将无线传感器节点分为锚节点和非锚节点。其中，锚节点是已知自身准确位置坐标的无线传感器节点，非锚节点是未知自身准确坐标的无线传感器节点。
在一种实现方式中，本实施例所述步骤S100包括如下步骤：
S101、获取所述无线传感器节点的所述位置坐标；
S102、将已知所述位置坐标的所述传感器节点设为锚节点；其中，所述锚节点为三个，所述锚节点的位置坐标为Pi，i＝1,2,3；
具体地，二维空间中无线传感器网络由G个传感器节点组成，其中已知自身准确位置坐标的传感器节点为锚节点，由3个锚节点组成锚节点集将Pi，i＝1,2,3记为锚节点集Δ中各锚节点的坐标。
S103、将未知所述位置坐标的所述传感器节点设为所述非锚节点j，标记所述非锚节点j的所述位置坐标为p3+j(t)，j＝1，…，G-3，G为网络空间中所有无线传感器节点的个数，t为获取所述非锚节点j的位置坐标的时刻；
S104、随机设置所述非锚节点j在t＝0时刻的所述位置坐标为p3+j(t)，t＝0。
具体地，未知自身准确位置坐标的无线传感器节点为非锚节点，非锚节点集由G-3个非锚节点组成，将非锚节点集/>中的非锚节点的坐标表示为p3+j(t)，p3+j表示第j个非锚节点在时刻t的坐标，其中非锚节点j的初始坐标可随机设为p3+j(0),j＝1,…,G-3。假设非锚节点集/>中所有非锚节点都位于Δ中3个锚节点形成的凸包内，则本实施例将通过3个锚节点的位置坐标可以得到网络中剩下G-3个非锚节点的准确位置坐标。
举例说明，假设二维空间中无线传感器网络由G＝10个节点组成，每个节点代表一个无线传感器；其中，已知自身准确位置坐标的三个传感器节点X1，X2，X3为锚节点，位置坐标分别为p1，p2，p3。未知自身准确坐标的7个传感器节点Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7为非锚节点，7个非锚节点的位置坐标分别表示为p4,p5,…,p10。7个非锚节点都位于三个锚节点X1，X2，X3形成的凸包内。
步骤S200、确定所述非锚节点所在的三角剖分集，得到所述三角剖分集的节点，并预设所述三角剖分集的信任度；其中，所述信任度用于表示所述三角剖分集中的所述非锚节点被攻击的可能性；
三角剖分是指将平面对象细分为三角形，并且通过扩展将高维几何对象细分为单纯形。对于一个给定的点集，有多种三角剖分，将平面点集进行三角剖分后得到三角剖分集。
具体地，本实施例将无线传感器网络中的无线传感器节点进行三角剖分，得到三角剖分集，如图2所示，非锚节点j所在的三角剖分集中有节点k1，k2，k3，且非锚节点j处在节点k1，k2，k3构成的凸包内。本实施例为三角剖分集预设信任度，三角剖分集的信任度越高，说明三角剖分集已攻击的可能性越小，信任度越低，说明三角剖分集已被攻击的可能性越高。通过控制信任度的大小，可以减小被攻击的三角剖分集中的节点对计算非锚节点位置坐标的影响。
在一种实现方式中，本实施例所述步骤S200包括如下步骤：
S201、确定所述非锚节点j所在三角剖分集，所述三角剖分集为w＝1，2，...，Kj表示所述非锚节点j的第w个三角剖分集，Kj为非锚节点j的三角剖分集个数，为所述三角剖分集/>的节点，且所述非锚节点j位于/>构成的凸包内；
S202、预设所述非锚节点j所在的所述三角剖分集在t＝0时刻的所述信任度为其中，t＝0。
具体地，在确定非锚节点j的三角剖分集其中w＝1,2,...,Kj表示非锚节点j的第w个三角剖分集，Kj为非锚节点j周边存在的三角剖分集个数后，就可以得到非锚节点j在三角剖分/>中的相邻节点/>因非锚节点j位于节点/>构成的凸包内，且预设在t＝0时刻的信任度为/>则非锚节点j的位置坐标可以通过三角剖分集中的相邻节点的坐标求得。
步骤S300、根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度，得到更新的信任度；
具体地，恶意攻击者随机分布在整个无线传感器网络中，攻击者会对离自己通信距离最近的非锚节点进行攻击。如图3所示，其中大圆点表示传感器节点，三个小圆点表示三个恶意攻击者，恶意攻击者对自己最近的非锚节点发起攻击。如图4所示，若非锚节点j的第w个三角剖分集中的一个传感器节点可能被攻击，则非锚节点/>发送给非锚节点和j的距离测量信息存在被攻击者修改的风险。当发现所述无线传感器节点被攻击，就需要更新无线传感器所在的三角剖分集的信任度以降低被攻击无线传感器节点的影响。
在一种实现方式中，本实施例所述步骤S300包括如下步骤：
步骤S301、获取所述非锚节点j与所述非锚节点j所在的三角剖分集中的节点k＝1,2,3的距离信息，并根据所述距离信息得到信任度评估值。
具体地，本实施例根据非锚节点j与所述非锚节点j所在的三角剖分集中的节点/>的距离信息得到信任度评估值，信任度评估值用于反映非锚节点被攻击的可能性，信任度评估值越高，说明被攻击的可能性越大，信任度评估值越低，说明被攻击的可能性越低。
在一种实现方式中，本实施例所述步骤S301包括如下步骤：
步骤S3011、在所述非锚节点j与所述三角剖分集的节点k＝1，2，3中选取第一节点和第二节点；
步骤S3012、获取在第一时刻时所述第一节点和所述第二节点间的第一距离信息；
步骤S3013、获取在第二时刻时所述第一节点和所述第二节点间的第二距离信息；
步骤S3014、根据所述第一距离信息和所述第二距离信息得到所述信任度评估值。
具体地，若非锚节点j的第w个三角剖分集中的一个传感器节点可能被攻击，我们定义非锚节点/>被攻击的形式为/>其中，/>集合中的任意一个非锚节点；Dw1→r(t)为/>发送给非锚节点r的距离信息；/>为非锚节点r接收到的距离测量信息；εw1→r(t)是恶意攻击者注入的攻击信号，导致非锚节点/>和r之间距离测量信息Dw1→r(t)被修改；在实际定位场景中，测距结果由于硬件问题或环境因素等影响总是存在噪声，考虑测量噪声/>服从高斯分布σw1→r(t)＝λDw1→r(t)为标准差，其中λ为测距传感器的噪声常值参数；αw1→r(t)取值为0或1，服从伯努利分布的随机变量，αw1→r(t)＝0代表攻击者实施了网络攻击，αw1→r(t)＝1代表攻击者没有实施网络攻击。
根据非锚节点在t时刻和t-1时刻分别发送给非锚节点r的距离信息的差值就可以得到非锚节点/>的信任度评估值，本实施例定义信任度的公式如下：其中，/>是在t时刻非锚节点/>发送给非锚节点r的第一距离信息，/>是在t-1时刻非锚节点/>发送给非锚节点r的第二距离信息。这样，根据第一距离信息和第二距离信息的差值的绝对值就得到非锚节点/>的信任度评估值。同样的方法，可以得到所述三角剖分集中所有非锚节点的信任度评估值，进而，得到整个无线传感器网络空间中所有非锚节点的信任度评估值。
步骤S302、根据所述信任度评估值判断所述非锚节点j或所述节点是否受到攻击；
具体地，本实施例通过信任度评估值判断所述非锚节点j或所述节点是否受到攻击。信任度评估值用于反映非锚节点被攻击的可能性。
在一种实现方式中，本实施例所述步骤S302包括如下步骤：
步骤S3021、预设信任度评估阈值。
具体地，由于测量噪声服从高斯分布，则对于任一非锚节点距离信息位于真实距离正负三个标准差之内的概率为99.7％，标准差为σw1→r(t)。本实施例预设信任度评估阈值为六个标准差，即6σw1→r(t)。
步骤S3022、若所述信任度评估值大于所述信任度评估阈值，则判断所述非锚节点j或所述节点受到攻击；
步骤S3023、若所述信任度评估值小于或等于所述信任度评估阈值，则判断所述非锚节点j或所述节点未受到攻击。
具体地，若相邻时刻距离信息之间的差值的绝对值小于或等于六个标准差，即信任度评估值小于或等于信任度评估阈值，则判定未遭到网络攻击，若相邻时刻距离信息之间的差值大于六个标准差，即信任度评估值大于信任度评估阈值，则判定节点遭到网络攻击。
举例说明，对于非锚节点若对于任意/>都有信任度评估值则判断非锚节点/>未被攻击，若存在/>使得则判定非锚节点/>遭到网络攻击。
步骤S303、若所述非锚节点j或所述节点受到攻击，更新所述三角剖分集/>的所述信任度，得到更新的信任度，所述更新的信任度为/>其中衰减参数c∈(0,1)，w＝1，2，...，Kj表示所述非锚节点j的第w个三角剖分集，t为更新所述信任度的时刻。
具体地，若非锚节点或所述节点受到攻击，本实施例会更新三角剖分集/>的信任度，以降低被攻击的非锚节点在计算位置坐标时的影响，本实施例通过衰减参数c∈(0,1)来实现对信任度的降低。可见，随着迭代次数的增加，在衰减参数的作用下，被攻击的非锚节点所在的三角剖分集的信任度会逐渐趋近于0。
步骤S304、若所述非锚节点j或所述节点未受到攻击，则所述三角剖分集/>的所述更新的信任度为/>
具体地，非锚节点未受到攻击则无需将三角剖分集的信任度降低。如上例所述，若非锚节点未受攻击，则非锚节点/>所在三角剖分集/>的信任度等于上一时刻的信任度，用公式表示就是/>没有衰减参数的作用下，随着迭代次数的增加，未被攻击非锚节点所在的三角剖分集的信任度会维持不变。
步骤S400、基于所述更新的信任度更新所述非锚节点的位置坐标，并重复执行所述根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度的步骤。
在一种实现方式中，本实施例所述步骤S400包括如下步骤：
步骤S401、将所述更新的信任度进行归一化处理，得到无量纲信任度，所述无量纲信任度为其中Kj为所述非锚节点j的三角剖分集个数；
步骤S402、根据所述无量纲信任度更新所述非锚节点j的所述位置坐标，得到更新的位置坐标，所述更新的位置坐标为
其中，γ为预设的增益系数，pj(t)为t时刻非锚节点j的位置坐标，为t时刻非锚节点j相邻节点/>的位置坐标，/>为非锚节点j相对于其相邻节点/>的重心坐标，为所述无量纲信任度。
具体地，遍历非锚节点集在每个迭代时刻基于无量纲信任度得到非锚节点j位置坐标。在本实施例中，如图2所示，以无线传感器网络中通过非锚节点j的一个三角剖分集更新迭代位置坐标为例：非锚节点j相对于相邻三个节点k1、k2、k3的重心坐标分别为ajk1、ajk2、ajk3，非锚节点j的位置坐标pj可以由相邻节点k1、k2、k3线性表示：pj＝ajk1pk1+ajk2pk2+ajk3pk3，其中，ajk1+ajk2+ajk3＝1，非锚节点j的重心坐标ajk1、ajk2、ajk3可以通过指定三角形之间的带符号面积的比例来计算：
其中，SΔj,k2,k3、SΔj,k1,k3、SΔj,k1,k2、SΔk1,k2,k3为三角形的面积，可通过节点之间的相对距离测量得到，利用Cayley-Menger行列式计算，以SΔj,k2,k3为例：
再根据无量纲信任度更新非锚节点j在t+1时刻的位置坐标为可见，非锚节点j在t+1时刻的位置坐标考虑到信任度的影响，通过信任度评估过程可以降低被攻击的非锚节点所在三角剖分集的信任度，减小攻击者的对无线传感器网络定位带来的危害。通过同样的方法可以得到无线传感器网络中所有非锚节点的位置坐标。
重复执行所述根据所述非锚节点与所述三角剖分集的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度。经过多次迭代计算后，包含被攻击的非锚节点的三角剖分集信任度逐渐下降并趋近于0，使网络攻击对无线传感器网络定位几乎不存在威胁，所有随机设置的非锚节点初始坐标都能在网络攻击的情形下准确收敛定位到准确的位置。至此，本实施例在网络攻击下仅需3个锚节点便能完成所有非锚节点的精确定位。
举例说明，图5是非锚节点三角剖分集的信任度更新曲线。在图5中，非锚节点Y6一共有3个三角剖分集，其中第1个三角剖分集合和第2个三角剖分集中存在被攻击的非锚节点；在100次迭代更新后，被攻击的三角剖分集的信任度趋于0，未被攻击的第3个三角剖分集的信任度趋于1。图6是无线传感器网络定位过程中未进行信任度评估的定位效果图。在通信链路遭到网络攻击的情形下，可以看到定位算法无法估计得到非锚节点的真实坐标。图7是无线传感器网络定位过程中利用本实施例的信任度评估的定位效果图，可以看到无线传感器网络中所有非锚节点最终估计的坐标都能准确定位到真实坐标。
示例性设备
如图8中所示，本发明实施例提供一种基于信任度评估的无线传感器网络定位装置，该装置包括：
非锚节点获取模块10，用于获取无线传感器节点的位置坐标，并将无法获取所述位置坐标的所述无线传感器节点设为非锚节点；
三角剖分集获取模块20，用于确定所述非锚节点所在的三角剖分集，得到所述三角剖分集的节点，并预设所述三角剖分集的信任度；
信任度更新模块30，用于根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度，得到更新的信任度；
位置坐标更新模块40，用于基于所述更新的信任度更新所述非锚节点的位置坐标，并重复执行所述根据所述非锚节点与所述三角剖分集的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度的步骤。
在一种实现方式中，本实施例中的非锚节点获取模块10，包括：
位置坐标获取单元，用于获取所述无线传感器节点的所述位置坐标；
锚节点获取单元，用于将已知所述位置坐标的所述传感器节点设为锚节点；其中，所述锚节点为三个，所述锚节点的位置坐标为Pi，i＝1,2,3；
非锚节点获取单元，用于将未知所述位置坐标的所述传感器节点设为所述非锚节点j，标记所述非锚节点j的所述位置坐标为p3+j(t)，j＝1，…，G-3，G为网络空间中所有无线传感器节点的个数，t为获取所述非锚节点j的位置坐标的时刻；
位置坐标设置单元，用于随机设置所述非锚节点j在t＝0时刻的所述位置坐标为p3+j(t)，t＝0。
在一种实现方式中，本实施例中的三角剖分集获取模块20，包括：
三角剖分集获取单元，用于确定所述非锚节点j所在三角剖分集，所述三角剖分集为w＝1，2，...，Kj表示所述非锚节点j的第w个三角剖分集，Kj为非锚节点j的三角剖分集个数，/>为所述三角剖分集/>的节点，且所述非锚节点j位于构成的凸包内；
信任度预设单元，用于预设所述非锚节点j所在的所述三角剖分集在t＝0时刻的所述信任度为/>其中，t＝0。
在一种实现方式中，本实施例中的信任度更新模块30，包括：
信任度评估值获取单元，用于获取所述非锚节点j与所述非锚节点j所在的三角剖分集中的节点/>k＝1,2,3的距离信息，并根据所述距离信息得到信任度评估值；
攻击判断单元，用于根据所述信任度评估值判断所述非锚节点j或所述节点是否受到攻击；
信任度更新第一单元，用于若所述非锚节点j或所述节点受到攻击，更新所述三角剖分集/>的所述信任度，得到更新的信任度，所述更新的信任度为其中衰减参数c∈(0,1)，w＝1，2，...，Kj表示所述非锚节点j的第w个三角剖分集，t为更新所述信任度的时刻；
信任度更新第二单元，用于若所述非锚节点j或所述节点未受到攻击，则所述三角剖分集/>的所述更新的信任度为/>
在一种实现方式中，本实施例中的信任度评估值获取单元，包括：
节点选取子单元，用于在所述非锚节点j与所述三角剖分集的节点k＝1，2，3中选取第一节点和第二节点；
第一距离信息获取子单元，用于获取在第一时刻时所述第一节点和所述第二节点间的第一距离信息；
第二距离信息获取子单元，用于获取在第二时刻时所述第一节点和所述第二节点间的第二距离信息；
信任度评估值获取子单元，用于根据所述第一距离信息和所述第二距离信息得到所述信任度评估值。
在一种实现方式中，本实施例中的攻击判断单元，包括：
信任度评估阈值设置子单元，用于预设信任度评估阈值；
攻击判断子单元，用于若所述信任度评估值大于所述信任度评估阈值，则判断所述非锚节点j或所述节点受到攻击；若所述信任度评估值小于或等于所述信任度评估阈值，则判断所述非锚节点j或所述节点/>未受到攻击。
在一种实现方式中，本实施例中的位置坐标更新模块40，包括：
信任度归一化单元，用于将所述更新的信任度进行归一化处理，得到无量纲信任度，所述无量纲信任度为其中Kj为所述非锚节点j的三角剖分集个数；
位置坐标更新单元，用于根据所述无量纲信任度更新所述非锚节点j的所述位置坐标，得到更新的位置坐标，所述更新的位置坐标为
其中，γ为预设的增益系数，pj(t)为t时刻非锚节点j的位置坐标，为t时刻非锚节点j相邻节点/>的位置坐标，/>为非锚节点j相对于其相邻节点/>的重心坐标，为所述无量纲信任度。
基于上述实施例，本发明还提供了一种无线传感器，所述无线传感器包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的基于信任度评估的无线传感器网络定位程序，所述处理器执行所述基于信任度评估的无线传感器网络定位程序时，实现如上述任一项所述的基于信任度评估的无线传感器网络定位方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、运营数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双运营数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
综上，本发明公开了一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法，所述方法包括：获取无线传感器节点的位置坐标，并将无法获取所述位置坐标的所述无线传感器节点设为非锚节点；确定所述非锚节点所在的三角剖分集，得到所述三角剖分集的节点，并预设所述三角剖分集的信任度；根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度，得到更新的信任度；基于所述更新的信任度更新所述非锚节点的位置坐标，并重复执行所述根据所述非锚节点与所述三角剖分集的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度的步骤。本发明在信任度评估过程中对每个非锚节点三角剖分集的信任度进行更新迭代，减少网络攻击对无线传感器网络定位精度的影响，进而提高计算非锚节点位置坐标的准确率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于信任度评估的无线传感器网络定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取无线传感器节点的位置坐标，并将无法获取所述位置坐标的所述无线传感器节点设为非锚节点；
确定所述非锚节点所在的三角剖分集，得到所述三角剖分集的节点，并预设所述三角剖分集的信任度；其中，所述信任度用于表示所述三角剖分集中的所述非锚节点被攻击的可能性；
根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度，得到更新的信任度；
基于所述更新的信任度更新所述非锚节点的位置坐标，并重复执行所述根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度的步骤；
所述获取无线传感器节点的位置坐标，并将无法获取所述位置坐标的所述无线传感器节点设为非锚节点，包括：
获取所述无线传感器节点的所述位置坐标；
将已知所述位置坐标的所述传感器节点设为锚节点；其中，所述锚节点为三个，所述锚节点的位置坐标为，i=1,2,3；
将未知所述位置坐标的所述传感器节点设为所述非锚节点，标记所述非锚节点/>的所述位置坐标为/>，/>，/>为网络空间中所有无线传感器节点的个数，/>为获取所述非锚节点/>的位置坐标的时刻;
随机设置所述非锚节点在/>时刻的所述位置坐标为/>；
所述确定所述非锚节点的三角剖分集，得到所述三角剖分集的节点，并预设所述三角剖分集的信任度，包括：
确定所述非锚节点所在三角剖分集，所述三角剖分集为/>，/>表示所述非锚节点/>的第/>个三角剖分集，/>为非锚节点/>的三角剖分集个数，为所述三角剖分集/>的节点，且所述非锚节点/>位于/>构成的凸包内；
预设所述非锚节点所在的所述三角剖分集/>在/>=0时刻的所述信任度为/>，其中，/>；
所述根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度，得到更新的信任度，包括：
获取所述非锚节点与所述非锚节点/>所在的三角剖分集/>中的节点/>的距离信息，并根据所述距离信息得到信任度评估值；
根据所述信任度评估值判断所述非锚节点或所述节点/>是否受到攻击；
若所述非锚节点或所述节点/>受到攻击，更新所述三角剖分集/>的所述信任度，得到更新的信任度，所述更新的信任度为/>，其中衰减参数/>，表示所述非锚节点/>的第/>个三角剖分集，/>为更新所述信任度的时刻；
若所述非锚节点或所述节点/>未受到攻击，则所述三角剖分集/>的所述更新的信任度为/>。
2.根据权利要求1所述的基于信任度评估的无线传感器网络定位方法，其特征在于，所述获取所述非锚节点与其所在的三角剖分集/>中的节点/>的距离信息，并根据所述距离信息得到信任度评估值，包括：
在所述非锚节点与所述三角剖分集的节点/>中选取第一节点和第二节点；
获取在第一时刻时所述第一节点和所述第二节点间的第一距离信息；
获取在第二时刻时所述第一节点和所述第二节点间的第二距离信息；
根据所述第一距离信息和所述第二距离信息得到所述信任度评估值。
3.根据权利要求2所述的基于信任度评估的无线传感器网络定位方法，其特征在于，所述根据所述信任度评估值判断所述非锚节点或所述节点/>是否受到攻击，包括：
预设信任度评估阈值；
若所述信任度评估值大于所述信任度评估阈值，则判断所述非锚节点或所述节点/>受到攻击；
若所述信任度评估值小于或等于所述信任度评估阈值，则判断所述非锚节点或所述节点/>未受到攻击。
4.根据权利要求3所述的基于信任度评估的无线传感器网络定位方法，其特征在于，所述基于所述更新的信任度更新所述非锚节点的位置坐标，包括：
将所述更新的信任度进行归一化处理，得到无量纲信任度，所述无量纲信任度为，其中/>为所述非锚节点/>的三角剖分集个数；
根据所述无量纲信任度更新所述非锚节点的所述位置坐标，得到更新的位置坐标，所述更新的位置坐标为
其中，为预设的增益系数，/>为/>时刻非锚节点/>的位置坐标，/>为/>时刻非锚节点/>相邻节点/>的位置坐标，/>为非锚节点/>相对于其相邻节点/>的重心坐标，为所述无量纲信任度。
5.一种基于信任度评估的无线传感器网络定位装置，其特征在于，所述装置包括：
非锚节点获取模块，用于获取无线传感器节点的位置坐标，并将无法获取所述位置坐标的所述无线传感器节点设为非锚节点；
三角剖分集获取模块，用于确定所述非锚节点所在的三角剖分集，得到所述三角剖分集的节点，并预设所述三角剖分集的信任度；
信任度更新模块，用于根据所述非锚节点与所述非锚节点所在的三角剖分集中的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度，得到更新的信任度；
位置坐标更新模块，用于基于所述更新的信任度更新所述非锚节点的位置坐标，并重复执行所述根据所述非锚节点与所述三角剖分集的节点的距离信息更新所述三角剖分集的信任度的步骤；
所述非锚节点获取模块，包括：
位置坐标获取单元，用于获取所述无线传感器节点的所述位置坐标；
锚节点获取单元，用于将已知所述位置坐标的所述传感器节点设为锚节点；其中，所述锚节点为三个，所述锚节点的位置坐标为，i=1,2,3；
非锚节点获取单元，用于将未知所述位置坐标的所述传感器节点设为所述非锚节点，标记所述非锚节点/>的所述位置坐标为/>，/>，/>为网络空间中所有无线传感器节点的个数，/>为获取所述非锚节点/>的位置坐标的时刻;
位置坐标设置单元，用于随机设置所述非锚节点在/>时刻的所述位置坐标为；
所述三角剖分集获取模块，包括：
三角剖分集获取单元，用于确定所述非锚节点所在三角剖分集，所述三角剖分集为，/>表示所述非锚节点/>的第/>个三角剖分集，/>为非锚节点/>的三角剖分集个数，/>为所述三角剖分集/>的节点，且所述非锚节点/>位于构成的凸包内；
信任度预设单元，用于预设所述非锚节点所在的所述三角剖分集/>在/>=0时刻的所述信任度为/>，其中，/>；
所述信任度更新模块，包括：
信任度评估值获取单元，用于获取所述非锚节点与所述非锚节点/>所在的三角剖分集/>中的节点/>的距离信息，并根据所述距离信息得到信任度评估值；
攻击判断单元，用于根据所述信任度评估值判断所述非锚节点或所述节点/>是否受到攻击；
信任度更新第一单元，用于若所述非锚节点或所述节点/>受到攻击，更新所述三角剖分集/>的所述信任度，得到更新的信任度，所述更新的信任度为/>，其中衰减参数/>，/>表示所述非锚节点/>的第/>个三角剖分集，/>为更新所述信任度的时刻；
信任度更新第二单元，用于若所述非锚节点或所述节点/>未受到攻击，则所述三角剖分集/>的所述更新的信任度为/>。
6.一种无线传感器，其特征在于，所述无线传感器包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的基于信任度评估的无线传感器网络定位程序，所述处理器执行所述基于信任度评估的无线传感器网络定位程序时，实现如权利要求1-4任一项所述的基于信任度评估的无线传感器网络定位方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有基于信任度评估的无线传感器网络定位程序，所述基于信任度评估的无线传感器网络定位程序被处理器执行时，实现如权利要求1-4任一项所述的基于信任度评估的无线传感器网络定位方法的步骤。
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