无线传感器网络隐式防盗技术的研究与实现

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无线传感器网络由于体积小、功耗低而备受各界研究者的关注,防盗是其中一个较新颖的应用。传统防盗技术均存在无法避免的局限性,如死角、易被发现或抗干扰差等。针对这些存在的问题,本文首次提出了隐式防盗技术,其原理是利用电磁波被人体吸收后产生信号强度衰减的特性(阴影效应)进行行为检测。本文建立了隐式防盗系统的整体框架,并在框架内对一些关键技术进行了研究,主要研究成果及贡献如下:(1)通过单链路验证性实验得知,人体吸收电磁波程度较高,链路RSSI值降低较明显。确定了防盗系统的任务,即在监测区域内检测人体活动。监测链路被抽象为无向图的边,使得监测任务模型化。将链路监测任务均匀化问题抽象定义为均衡的顶点分边问题,并设计了两种基于贪心思想的算法对问题进行解决。(2)通过验证性实验,得出在无人静态环境中,各链路的RSSI值平稳于各不相同的范围之内。为了求得各链路RSSI的稳定范围及阈值,定义了K-众数集问题并设计算法对问题进行求解。隐式防盗系统判断收集到的RSSI样本值:处于稳定状态之外的样本,系统视之为异常。本文设计的折中异常处理算法,得到了较好的实验结果。系统使用双信道同时工作可以达到密集扫描的效果。将同一时槽扫描区域最大化问题抽象为2-无关点序列问题,并设计算法对该问题进行求解。(3)讨论了多监测区域的建立、通信的问题,研究并解决了相邻子网通信冲突、数据查询与报警路由的问题。系统可以识别用户的超级节点,对用户的入侵行为不采取报警。在框架内使用真实节点对隐式防盗系统进行了实现,并测试了系统的性能。实验数据表明双层扫描在响应时间方面优于单层扫描。系统未发现漏报,且误报率较低。
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