无线传感器网络系统的制作方法

本发明涉及无线通信 ，尤其涉及一种无线传感器网络系统。

背景技术：

1、随着无线传感器网络（wireless sensor networks，wsn）技术的快速发展，其在环境监测、智能交通、工业控制等领域中的应用越来越广泛。然而，当wsn应用于高速移动环境（如：高铁、地铁等）时，传感器节点面临着一些技术挑战，主要包括以下几点。

2、频繁的网络切换：高速移动环境下，传感器节点频繁跨越不同网络区域，导致认证过程中的延迟和不稳定，增加了节点连接中断的风险。

3、信号衰减与干扰：复杂电磁环境引发的信号衰减和干扰，影响了传感器节点与网络的通信质量，导致认证失败率上升，降低了系统的可靠性。

4、传输延迟与数据丢失：由于信号的快速变化，数据传输链路不稳定，导致数据延迟或丢失，传统方法难以有效应对这一问题。

5、动态安全威胁：高速移动中，传感器节点易遭受中间人攻击和重放攻击等安全威胁，现有认证机制缺乏应对动态安全威胁的适应性。

6、综上所述，现有的无线传感器认证传输方法主要针对静态或低速移动环境设计，难以应对高速移动环境中的复杂挑战。这不仅限制了wsn技术在高铁等高速场景中的应用，还可能导致数据传输不稳定、系统安全性降低等问题。因此，亟需一种新的无线传感器认证传输机制，用以解决高铁环境下无线传感器节点在高速移动中认证效率低、数据传输不稳定且存在安全风险的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种无线传感器网络系统，用以解决现有技术中无线传感器节点在高速移动场景下认证效率低、数据传输不稳定且存在安全风险的问题。

2、本发明提供一种无线传感器网络系统，包括：传感器节点、认证服务器和中央服务器，所述传感器节点连接所述认证服务器和中央服务器。

3、所述传感器节点用于将包括预认证信息的网络接入请求发送至所述认证服务器，并在认证通过后，接入网络，将采集的实时数据发送至中央服务器。

4、所述认证服务器中存储有所述预认证信息，用于根据所述预认证信息和动态密钥机制对所述传感器节点进行入网认证。

5、所述中央服务器用于处理传感器节点采集的实时数据。

6、根据本发明提供的一种无线传感器网络系统，所述认证服务器具体地用于根据当前网络状况和所述传感器节点的历史数据的历史可信度，动态地生成密钥，以对所述传感器节点进行入网认证。

7、根据本发明提供的一种无线传感器网络系统，所述传感器节点还用于根据所述实时数据的数据特征向量和历史数据的历史可信度，计算所述实时数据的实时可信度，并将所述实时可信度发送至所述中央服务器，所述实时可信度越高的实时数据，传输优先级越高。

8、所述认证服务器还用于根据预定时间段内认证失败次数的标准差和认证失败次数的平均值，确定认证失败率波动系数，并将所述认证失败率波动系数发送至所述中央服务器。

9、根据本发明提供的一种无线传感器网络系统，所述中央服务器具体用于根据综合风险评估指数确定实时数据的响应优先级，并按所述响应优先级处理所述实时数据，所述综合风险评估指数基于安全风险指数、所述认证失败率波动系数和所述实时可信度确定，所述安全风险指数基于所述实时数据传输过程中的信道干扰指数和所述实时可信度确定。

10、根据本发明提供的一种无线传感器网络系统，按如下公式计算所述实时可信度 t。

11、。

12、其中， t的取值范围为[0,1]， x={ x1, x2, … , x n}，表示所述实时数据的数据特征向量， x i表示第 i个数据项的数据特征， h={ h1, h2, … , h n}，表示历史数据的历史可信度向量， h i表示第 i个数据项的历史可信度， ω i表示第 i个数据项的权重， n表示所述实时数据中的数据项个数。

13、根据本发明提供的一种无线传感器网络系统，按如下公式计算所述认证失败率波动系数 f。

14、 f= σ fobs/ f avg。

15、其中， σ fobs表示预定时间段内认证失败次数的标准差， f avg表示预定时间段内认证失败次数的平均值。

16、根据本发明提供的一种无线传感器网络系统，按如下公式计算所述安全风险指数 s。

17、 s= g( t, i)= α·(1- t)+ β· i。

18、其中， s的取值范围为[0,1]， t表示实时可信度， i表示所述实时数据传输过程中的信道干扰指数， α和 β表示权重系数。

19、根据本发明提供的一种无线传感器网络系统，按如下公式计算所述综合风险评估指数 r。

20、 r= h( t, s, f)= λ1· s+ λ2· f·(1- t)。

21、其中， r的取值范围为[0,1]， t表示实时可信度， s表示安全风险指数， f表示认证失败率波动系数， λ1和 λ2表示权重系数。

22、根据本发明提供的一种无线传感器网络系统，所述中央服务器还用于在所述综合风险评估指数大于预设的评估指数阈值，或者所述安全风险指数大于预设的风险指数阈值的情况下，执行预设的安全防护措施，所述安全防护措施包括：所述中央服务器控制所述认证服务器更新密钥。

23、根据本发明提供的一种无线传感器网络系统，所述传感器节点还用于对所述实时数据进行预处理，包括对所述实时数据依次进行去噪、去重、压缩和加密处理。