1.一种基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法,其特征在于,包括如下步骤:S100:网络模型构建:采用蜂窝式网格对网络监测域进行划分,在划分区域中心部署高效能静态簇头节点,实现网络全覆盖并设置异构网络相关参数;
S200:安全层次信任管理:在基于步骤S100中的网络环境下,簇头节点利用基于阈值的移动节点信任传递模型对普通移动节点实施单向监测,同时对其邻居簇头进行基于非融合Beta信任机制下的实时监测;
S300:建立基于信任和能量感知的骨干网络路由,并将移动节点数据经单跳或多跳传输至sink节点;
S400:在稳定阶段设置动静TDMA时隙执行步骤S200和步骤S300。
2.根据权利要求1所述的基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法,其特征在于,所述步骤S100中利用蜂窝式网格对网络监测域进行划分,包括如下步骤:依据三圆交于一点重叠区域最小的原理获得最大的覆盖范围,再对两两相交圆域的交点进行连接形成一个个正六边形,各个正六边形网格无缝对接,覆盖整个监测域,其中使得第一片蜂窝网格的一边与监测区域贴合,以该网格为基准,对监测域进行等间隔均匀填补,直至网格铺满整个监测域。
3.根据权利要求1所述的基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法,其特征在于,所述步骤S100中,设置异构网络相关参数如下:(1)网络由移动节点、高效能簇头节点以及sink节点三种节点组成;
(2)所有移动节点都在规定的矩形域内活动,不考虑节点因移动出监测域而导致通信失效的情况;
(3)移动节点所配备的监测设备为同构且能源有限,每个移动节点被给予全网唯一的ID标识;
(4)采用静态部署的高效能节点担当簇头,其能量、计算存储能力远超于普通移动节点;
(5)sink节点为静态的可充电节点,被固定于离监测域较远的地点;
(6)除了两两移动节点之间无法通信外,其他类型的节点都可以进行通信;
(7)移动节点内部未设置定位模块,节点间依靠RSSI计算距离;
(8)每个簇头节点都可调整为混杂监听模式,并对其通信范围内覆盖的节点行为进行监视。
4.根据权利要求1所述的基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法,其特征在于,所述步骤S200安全层次信任管理方法中基于非融合Beta信任的簇头节点检测机制的信任更新包括如下步骤:S201:簇头SRi作为监测主体,SRj作为被监测客体下的单向监测结果为 次成功通信和次失败通信,得到SRi对SRj的直接信任值:S202:采用信息熵赋予邻居节点 不同的信任权重,得到推荐信任的
整体倾向信任程度,即间接信任IDTij,其计算形式如下:
H(DTkj)=-DTkjlog2DTkj-(1-DTkj)log2(1-DTkj)S203:随着下一个监测周期的到来,SRi和SRj之间又会发生s+f次通讯,SRi作为主体的单向监测结果更新方式为:其中ωs和ωf表示不同的遗忘因子,两者分别对应节点的正常和异常通信行为,ωs取值小于ωf的取值,pd为预设的干扰因子, 和 分别为 和 的更新值;
S204:通过计算直接信任与推荐信任的近似程度se来决定两个不同信任源的可信度,其中近似程度se由欧式距离衡量:se=|DTij-IDTij|
如果se较小,节点最终信任值取直接信任值,如果se较大,衡量直接信任的置信度来判断直接信任的可信程度,其具体计算形式参考Beta分布的概率方差:如果 的值满足 则判断恶意评价来源于间接信任,丢弃间接
信任保留直接信任作为簇头节点间单向的最终信任评估值Tij;否则,丢弃直接信任值,保留间接信任作为Tii;
S205:计算簇头SRj的所有邻居节点Nj对于此节点的单向信任计算值,从而计算信任值总和的平均值作为SRj在网络中的独立信任值Tj,该值存储在sink节点:S206:评价信任和通信信任的行为模式计量结果和服从分布相同,评价信任的计算形式与通信信任相同,则簇头节点的评价信任被记为T_evaj。
5.根据权利要求4所述的基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法,其特征在于,所述步骤S200中的安全层次信任管理方法中基于阈值的移动节点信任传递模型为:移动节点mi从初始簇头SRj的监测域移出,进入SRj某邻居节点SRj+1的监测域内,SRj+1并不知晓mi的历史行为表现,向SRj询问mi的表现情况以作参考,SRj将本身对于mi的直接通信行为评价推荐给SRj+1,结合mi在SRj+1监测下的行为表现和SRj提供的历史行为信息得到:其中, 分别为SRj,SRj+1对mi的直接信任值, 分别为mi在SRj+1,SRj监测域内的信任评估结果,SRj+1对于mi的直接评价结果被分配的信任权重为T-evaJ+1,剩余的权重给予SRj所提供的历史行为;
如果mi在移动过程中进入发动恶意评价的簇头的监测域内,设定阈值Tt判断下一信任传递簇头SRj+1的信任程度T_evaJ+1;如果T_evaJ+1低于Tt,则通过计算其反面评估结果作为当前监测域内的直接信任值,同时修改分配权重,增大对其反面评估结果的信任比重,得到mi在SRj+1监测域内的信任评估结果,具体形式如下:
6.根据权利要求1所述的基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法,其特征在于,所述步骤S300中的基于信任和能量感知的骨干网络路由建立过程为:簇头SRj首先计算自身与sink节点的距离 并与参考距离dr对比,如果满足则SRj采用直接传输将数据送入sink节点;否则,引入中继节点进行间接传输,对数据进行逐跳转发,中继节点从当前簇头的邻居节点集Nj中产生,原簇头节点会选择拥有最大sN的邻居节点作为下一跳节点,选择标准sN如下所示:其中Eres(nk)表示的是邻居节点剩余能量, 是节点通信信任值,d(j,nk)表示源簇头与邻居的距离,d(nk,sink)则是邻居节点与sink节点的距离,邻居节点集中只有满足d(nk,sink)<d(j,sink)的节点才能够作为当前簇头节点的下一跳节点。
7.根据权利要求1所述的基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法,其特征在于,所述步骤S400中的动静TDMA时隙分配和执行步骤为:S401:初始阶段:每个移动节点都拥有唯一的id,该id信被移动节点广播,部署在移动节点周围的静态簇头节点为所收到id信息对应的节点分配时隙,并建立TDMA时隙表,该时隙表分别为邻居簇头节点和移动节点分配了TDMAs和TDMAd;
S402:在稳定阶段,移动节点通过侦听TDMAd时隙表的广播、匹配id信息、选择簇头节点并在所属的数据传输帧完成数据发送,簇头节点在数据传输的时隙记录移动节点行为并将该结果应用于信任管理帧。