一种无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111787506A(43)申请公布日2020.10.16(21)申请号202010695768.0(22)申请日2020.07.20(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人蒋博刘安丰滕浩钧(51)Int.Cl.H04W4/38(2018.01)H04W4/44(2018.01)H04W12/12(2009.01)H04W40/10(2009.01)H04W40/22(2009.01)H04W40/32(2009.01)H04W84/18(2009.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法(57)摘要本发明公开了一种无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法，方法的核心技术在于可信的簇头选举、无人机飞行轨迹的选择以及节点可信度的动态更新。在每一轮数据收集中，首先根据初始可信度随机选择节点，或根据之前经过评估得到的可信度数据选择可信度较高的节点作为簇头，然后根据簇头序号随机生成多种无人机飞行路径方案，并通过综合评价指标选择效果最好的路径，当无人机完成数据收集后，对节点信任度进行评估，识别恶意节点，提高数据收集质量。同时由于本文方法采用无人机完成数据收集，故有效降低了网络中核心节点的能量消耗，提高了网络寿命。CN111787506ACN111787506A权利要求书1/2页1.一种无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据节点的可信度选择网络的簇头节点，将网络分簇，使得每个簇中包含一个簇头，其他节点按照就近原则加入到不同的簇中。步骤二、综合考虑簇头可信度，网络能耗以及无人机飞行距离选择一条无人机数据收集路径，无人机依次经过路径上的各个簇头，簇头将其所在簇内节点的感知数据发送至无人机，无人机最终将数据汇总发送至汇聚节点。步骤三、重新评估网络中节点的可信度，并根据评估结果在下一轮数据收集过程中重新选择可信度高的节点作为网络的簇头节点。当下一轮数据收集开始时，返回步骤一。2.根据权利要求1所述的无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法，其特征在于，步骤一中网络分簇的具体步骤为：设置节点可信度的阈值为Q，当某节点ui的可信度qi≥Q时，才允许该节点成为簇头候选人。然后在簇头候选人中随机选择N个节点，作为最终确定的簇头。除此之外，由于在网络初始状态下，我们不知道网络节点的信任度信息，所以初始状态下我们设定网络中所有节点的信任度值都为0.5，即不确定是否可信，在第一轮数据采集中从所有节点中随机选择簇头，然后在多轮数据采集中不断更新网络可信度信息，再按照上述方法确定簇头。3.根据权利要求1所述的无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法，其特征在于，步骤二确定无人机飞行轨迹的具体步骤为：首先根据已经确定的簇头列表，随机排列生成多组初始路径。然后计算这些可能的路径的评价指标，其计算方法如下：其中分别代表路径i的综合评价指标、路径i对应网络的整体可信度，网络能量消耗和无人机飞行距离。Ei代表节点ui的能量消耗，表示无人机飞行起点um与节点r0之间的距离，um+1代表无人机飞行的终点。当所有初始路径的评价指标计算完成后，选择评价指标最大的一条路径作为无人机的飞行路径。在数据收集过程开始后，无人机便可根据飞行路径上给出的簇头访问数据依次飞过各个簇头节点，完成数据收集。4.根据权利要求1所述的无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法，其特征在于，步骤三中评估网络中节点的可信度的具体方法为：首先假设评估者(无人机)为A，被评估者为B，两者在第i轮数据感知和采集过程中对于相同现象的感知值分别为和通过事先针对网络所感知的现象进行分析，我们得到节点感知值差异的上限θ，那么如果2CN111787506A权利要求书2/2页就认为B完全不可信。否则就可以计算第i轮数据采集过程A对B评估的信任度公式如下：当经过K轮数据采集和信任度评估后，我们就可以得到B的一个综合信任度评估值qB，计算方法如下：即综合信任度为该节点K轮信任度评估值的平均值。同时，我们规定一个值nθ，如果在连ii-1续nθ轮信任度评估中，某一个节点的信任度变化幅度都小于一个阈值qε，即|q-q|<qε，那么我们认为该节点的信任度评估已完成，并使用该节点最后得到的综合信任度评估值作为其确定的信任度。在后续过程中，我们将不再对该节点展开信任度评估，以此来进一步降低无人机的能量消耗。3CN111787506A说明书1/4页一种无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法技术领域[0001]本发明涉及无线通信领域，尤其是一种无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法。背景技术[0002]无线