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23332字硕士毕业论文基于无线传感器网络的军事边防报警系统安全定位研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:23332字
论点:节点,传感器,网络
论文概述:

WSN是一门前沿科学,应用领域广阔。作者作为一名边防军人,感到WSN技术在边境管控中应用空间也非常大,这项技术在边境管理中推广应用后,既能减轻边防部队巡逻执勤的负担,又能够为我军

论文正文:

导言1.1主题无线传感器网络(WSN)的背景和意义被称为未来世界三大高科技产业之一。它是传感器技术、无线通信技术、嵌入式计算机技术和网络技术相互融合交叉的复合产品 WSN的出现和应用扩大了人类获取信息的能力,促进了相关学科和产业的发展,并将进一步促进经济发展,影响人类的生产和生活。 美国杂志《前沿技术》将WSN列为未来[10项新技术中的第一项,而《商业周刊》也将WSN列为未来[2的四项新技术之一] 随着传感器技术本身的不断发展、深化和交叉,从最初的单一敏感元件发展到混合集成传感器、智能传感器、WSN等。,它正朝着无处不在的信息获取技术方向发展 WSN是传感器技术的进一步延伸,获取信息的能力更强,应用领域更广。 在瞬息万变的信息战场中,需要一种无线移动通信系统,该系统可以用于临时联网,而无需中心、分布式控制和多跳速度。 WSN具有价格低廉、体积小、自组织网络/无需设置网络设施、容错性强、易隐藏、抗毁性强等特点。它是信息战场无线数据通信的首选技术,是军事侦察和监控的重要技术手段之一,受到许多发达国家的高度重视,并在军事领域得到广泛应用 中国有数万公里的边境,近一半的地区环境恶劣,不适合人类生产和生活,有的甚至是“生命禁区”。边境管制非常困难。本文建议将基于WSN的边境预警系统应用于边境管制。通过在边境线上放置无线传感器,可以在入侵时实现准确、安全的定位和及时的报告,并可以迅速采取预防措施,进一步提高边境管制的效率,实现从人为管制向科学管制的转变。 1.2无线传感器网络概述所谓的WSN是指一种多跳自组织网络系统,由部署在待监控区域的大量廉价微传感器节点组成,并通过无线通信协议传输数据[3] 该系统主要由传感器、观测器和传感对象组成。其功能是采集和处理传感器网络覆盖区域内待观测目标的关键指标和数据,并通过WSN反馈给观测者,使观测者能够实时观测数据,及时管理和控制传感目标[4H_ 1.2.1无线传感器网络架构以WSN军事边防预警系统为例,构建如图1.1所示的传感器网络架构。该系统由传感器节点、汇聚节点和用户终端组成 大量传感器节点部署在边界周围,它们将以自组织的方式形成网络。在监控了关于边界环境变化的数据之后,传感器节点将沿着其他节点一跳一跳地传输数据。在传输过程中,由节点监控的信息将被其他节点处理,并通过单跳或多跳路由被路由到汇聚节点。接收节点将通过主干网络将数据传输到用户终端,以便进行配置和管理。 除了在边境管制中的应用之外,WSN还广泛用于人类无法进入的特殊地区空,如核污染地区、敌方战区和容易发生火山爆发、森林火灾、洪水等事故的地区。 传感器节点结构如图1.2所示。该系统由四个微嵌入式模块组成。其中,传感器模块主要负责信息采集和数据转换,相应的模块可以根据不同的需求进行配置。处理器模块主要负责处理传感器模块,存储收集到的数据和其他节点发送的信息,并控制整个节点。它是系统的中心。无线通信模块主要负责数据交换和通信。能源供应模块主要为上述三个模块提供能源供应[7] 1 . 2 . 2 WSN的特点(1)以数据为中心 无线传感器的每个节点位置都是随机部署的,节点数量和节点位置之间的关系总是动态变化的,它们之间没有必要的联系。 当用户查询事件时,相关事件直接向网络而不是某个编号的节点宣布,网络在获得指定事件的信息后向用户报告。 因此,WSN也被称为以数据为中心的网络 (2)分布密集、规模大 一般来说,传感器节点部署密度越高,监控数据就越准确,同时系统的容错性能也可以得到提高。 此外,传感器节点很便宜。为了获得更准确的信息,观察员通常被密集地部署在大片地区,人数达到数千甚至数万,在特殊情况下还会有更多。 (3)动力学 WSN是一个拓扑结构,受外界影响很大。环境变化和能源供应不足会导致节点问题,这就要求传感器节点随着环境的变化及时调整其工作状态 (4)自组织 WSN节点部署的随机性和网络结构的动态可变性决定了系统必须具有很强的自组织能力,能够独立进行配置管理,并自动形成通过相关协议和机制转发监控数据的多跳无线网络系统[8] (5)应用相关性 WSN针对每一种具体应用进行了研究 WSN的硬件平台、软件系统和通信协议因不同的应用背景而异。 例如,监测边境地区人员的活动,那里主要部署声光和红外传感器节点。 总结WSN是一门应用领域广泛的前沿科学 作为边防人员,提交人认为WSN技术也广泛用于边境管制空。该技术在边防管理中推广应用后,不仅减轻了边防人员的巡逻任务负担,也为我军科技边防工作提供了技术支持。 基于这一需求,本文首先介绍了WSN在国内外的研究现状和典型应用,并总结了WSN自定位系统和算法的分类。 本文分析了WSN环境下节点定位、网络安全等关键技术面临的挑战、存在的问题和取得的成果。在对现有定位技术进行分类和比较的基础上,重点对距离无关定位算法中的DV-Hop算法进行了深入研究。针对算法的主要网络攻击——虫洞攻击,提出了改进方案,并通过MATLAB编程构建了仿真平台。用比较法从网络定位覆盖率和定位误差两个方面对基本的DV-Hop算法和改进的DV-HOP算法进行了比较 仿真结果表明,在一定的网络规模下,改进的DV-HOP算法的位置覆盖率可以达到90%,在不同锚节点数下,定位错误率低于基本的DV-HOP算法。 参考[1]十项将改变世界的新兴技术。技术评论,第106卷,第1期,2003年2月22-49日。[2] 21世纪的理念。商业周刊。1999年8月30日,78-167。[3] Esrin D,Govindan R,Heidemann J,下个世纪的挑战:传感器网络中的可扩展协调[A,第五届移动计算和网络国际年会论文集(MobiCOM 99)[C,华盛顿,美国A,1999,263-270。[4]索拉比·金,高杰,艾拉瓦迪诉无线传感器网络:一项调查[.《计算机网络》,2002,38(4): 393-422[5]任福英,黄海恩,林春华。无线传感器网络[。软件杂志,2003,14(2): 1148-1157。[6]卡鲁索安东尼奥,切萨斯特凡诺,德斯瓦德斯,等.无线传感器网络中的全球定位系统自由坐标分配和计算[.in:美国纽约,IEEE计算机通信国际会议(信息通信2005)。2005年,15 (6): 150-160。[7]孙立民、李建中、陈郁。无线传感器网络。北京:清华大学出版社,2005。1-3。[8]经理,现在是传感器走向无线的时候了,[J]。传感器杂志,1999,4-5。[9]王东安、张周放、秦刚。无线传感器网络安全协议的研究。计算机工程。2005.11。[10]拉卡斯·R,沃尔顿·R,斯特劳曼设计的一种用于探测和跟踪低空飞行的飞行器的DSN,专业人员。宾夕法尼亚州匹兹堡卡内基梅隆大学分布式传感器网络会议,1978年12月,41-52。