大规模3D异构无线充电传感器网络可信方法研究

基本信息
批准号:61872052
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:林驰
学科分类:
依托单位:大连理工大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:邓镜,杜万,任健康,林强,崔凯,国春洋,周彦宏,韦双,尚治
关键词:
拒绝充电攻击感知可靠性无线充电传感器网络传输可靠性网络安全
结项摘要

As the interdiscipline of wireless communication and control engineering, wireless rechargeable sensor networks (WRSN) is a leading field in the current research of computer science. However, there have only been sporadic research for trusted methods on large-scale 3D heterogeneous WRSNs. This project focuses on the challenging problems of safeguarding against unique wireless charging attacks, sensing reliability, and communication reliability in these networks. Our goal is to build a trust model and framework that will sustain wireless charging attacks and maintain sensing and communication reliability. Specifically, at the network security level, we aim at providing security and reliability for network functionality through constructing novel charging attacks and developing attack detection and defense techniques. At the reliable sensing level, we devise reliable event sensing approach by designing and optimizing sensor deployment model, which consists of sensing overlapping and energy preserving methods. At the reliable message transmission level, through leveraging data aggregation and network reliability, we propose hybrid task scheduling algorithms that guarantee security and reliability of the sensing data and charging requests. Based on recent research background, feasible solutions have been proposed. This project can greatly improve network security as well as network reliability, laying important groundwork for future theoretical investigation, technical breakthrough and industry development on wireless rechargeable sensor networks.

作为无线通信和控制工程的交叉领域,无线充电传感器网络(Wireless Rechargeable Sensor Networks, WRSN)是国际学术界的最前沿研究领域。然而,针对大规模3D异构WRSN的可信方法研究仍处于初级阶段。本项目聚焦攻击防御难、感知部署难、可靠传输难等挑战性问题,着力研究达到攻击可防御、事件可感知、数据可收集的WRSN可信平台。具体地,网络安全性层面:构建新型充电攻击模型,设计检测方法及防范措施,为网络运行提供可靠性、安全性保障;感知可靠性层面:设计节点覆盖与工作模式相结合的部署模型及优化算法,可靠感知事件;传输可靠性层面:权衡数据收集与网络可靠性关系,规划混合任务调度算法,确保感知数据、充电请求的可靠传输。结合已有研究基础,项目组拟定了切实可行的研究方案。该项目的实施将显著改善网络安全性和可靠性,也将为WRSN的理论研究、技术突破和产业拓展提供有力的支撑。

项目摘要

作为无线通信和控制工程的交叉领域,无线充电传感器网络(Wireless Rechargeable Sensor Networks, WRSN)是国际学术界的最前沿研究领域。然而,针对大规模3D异构WRSN的可信方法研究仍处于初级阶段。本项目聚焦攻击防御难、感知部署难、可靠传输难等挑战性问题,着力研究达到攻击可防御、事件可感知、数据可收集的WRSN可信平台。项目组围绕大规模3D异构无线充电传感器网络可信供电方法展开研究,并取得了一系列研究成果,发表期刊、会议论文19篇,包括CCF A类高水平论文8篇,CCF B类11篇。具体研究成果:1)针对复杂环境中的障碍物,提出基于菲涅尔区的近似最优充电部署方法,提升充电效率10%。在此基础上,面向复杂充电环境,提出基于菲涅尔衍射理论的充电部署方法,该方法可以有效利用环境中的障碍物进一步提升充电效率14.8%;2)针对复杂环境全向充电方式效率低下问题,设计基于定向充电的最优化方法,最小化充电时间,提升充电效率34.2%;3)针对复杂3D 环境,设计MC 精准充电及近似最优调度方法,提升充电效率,延长网络生存时间;4)提出了物联网领域首个面向WRSN 的充电攻击模型CoDoC和面向充电车的充电攻击模型MDoC以及伪装充电攻击算法,通过控制恶意节点、充电车导致最终网络节点的大面积瘫痪;5)针对环境感知过程中充电与感知具有互斥性问题,设计了一种面向随机事件的可靠监控方法,保障充电效用最大化的同时,提高对事件感知的概率;6)设计并研发WP-IOT 平台。基于射频、磁共振耦合等无线电能传输技术,自主研发异构MC(智能机械臂和智能无人机)为节点提供无线供电服务,有效解决物联网节点电能有限这一瓶颈问题。项目的研究成果为智能物联网可靠性传输、精准充电调度、网络鲁棒性优化的研究提供理论框架和方法体系,具有较强的科学意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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