带有隐私保护的无线传感网数据融合方法研究

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1、分类号TN929.5密级公开D-10617-308-(2016)-UDC621.39学位论文编号01177重庆邮电大学硕士学位论文中文题目带有隐私保护的无线传感网数据融合方法研究英文题目ResearchonPrivacy-preservingDataAggregationinWirelessSensorNetworks学号S130101207姓名杨博然学位类别工学硕士学科专业信息与通信工程指导教师吴大鹏教授完成日期2016年3月18日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要无线传感器网络是由部署在某一监测区域的若干

2、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

3、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

4、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

5、，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I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractWirelessSensorNetworkisanoveltypeofAdHocNetworktargetingatenvironmentalmonitoringandobjecttracking,whichconsistsofmultiplesensornodesdeployedincert

6、ainsensingareas.Multifunctionalsensormodulesofmicrosensornodesenablethediverseandcomplexsensingtasks,andprovidenetworkownerswithrichandbeneficialenvironmentperceivinganddatacollectingapplications.Thehighredundancyofthesensordatacollectedbymassiveanddensely

7、deployedsensorscancausetheseverenetworkresourcewasteduringtheirtransmissionprocess.Byexploitingthespatialcorrelationbetweensensordata,dataaggregationtechnologycanefficientlyaggregatetheredundantsensordataattherelaysensorstoeffectivelyreducethesizeandnumber

8、oftransmitteddata.Theopennessofthewirelesstransmissionmediumhasraisedever-growingpublicconcernsaboutinformationsecurityanddataprivacy.Therefore,researchershavebeendedicatingtodevelopapplicablesolutionsforthes