進行數據融合操作
其中 DatareAggregated為隱私保護數據的再融合值，NrP為該簇頭節點收到的隱私保護融合數據包的 數目。此次簇間數據融合操作使得匯聚節點能從最終收到的隱私保護信息中提取感測信息 的全局最大值或者全局最小值，極大地降低了網絡中傳輸的數據包的數目和長度。如圖3所 示，同一路由鏈路上包含了Ξ個簇的簇頭節點，距離匯聚節點最遠的簇頭節點1將其簇內的 隱私保護融合數據1發送給簇頭節點2。在簇頭節點2處，兩個簇的隱私保護融合數據進行進 一步數據融合，融合后的消息含有兩個簇內所有消息的最大值消息。W此類推，匯聚節點最 終收到的某條路由鏈路發來的隱私保護融合信息就包含了該條鏈路上所有簇中的節點的 感測消息的最大值。此外，隱私保護融合數據的簇間傳輸，可W依靠 S1中建立的網絡梯度拓 撲結構，由梯度值最高的最外層簇頭節點，經過其他低梯度值的簇頭節點的中繼，傳輸至梯 度值最低的匯聚節點。在簇間隱私保護數據融合過程中，每個簇頭節點并不知道自己的W 及其他簇頭節點發來的簇內隱私保護融合數據的具體內容，而僅僅對隱私保護融合數據進 行簡單地再融合操作，因此網絡中感測數據的隱私性得到了有效的保障。
[0049] S4,匯聚節點處融合值恢復
[0050] 當匯聚節點收到其鄰居區域內的簇頭節點發來的隱私保護數據后，將運些數據進行 融合并提取全局真實位置集合GTPS相應位置上的數據，取其最大值或者最小值，便能獲得整 個網絡的感測數據融合信息。如圖4所示，因為全局真實位置集合GTPS是由匯聚節點在S2階段 確定的，匯聚節點才能通過掃描全局隱私保護數據融合消息
中全局真實位置集合GTPS所示的位置，恢復出整個網絡的感測信息的最大值，從而完成整 個隱私保護數據融合過程，其中化taglDbal為隱私保護數據的全局融合值，Nciuster為網絡中 簇的總個數。而且，只有匯聚節點才知道全局真實位置集合GTPS的準確信息，其他節點在S2 階段僅僅獲取了匯聚節點針對單個節點分配的節點隱私位置集合NPPS和節點真實位置集 合NTPS。因此，其他節點或者攻擊者，即使截獲了所有的隱私保護融合數據，由于他們不知 道全局真實位置集合GTPS，也無法提取出受到隱私保護的感測數據的全局融合值。
【主權項】
1. 一種分簇的非加密式隱私保護數據融合方法，其特征在于，包括網絡分簇初始化、簇 內隱私保護數據融合、簇間隱私保護數據融合和匯聚節點處融合值恢復四個步驟，具體如 下： Sl網絡分簇初始化，匯聚節點在網絡中廣播梯度建立信息GE,各傳感器節點根據接收 到的梯度建立信息GE確定自己與匯聚節點之間的梯度值;確定各個不同梯度值的傳感器節 點被選舉為簇頭節點的概率，通過競爭機制選舉簇頭節點，其他傳感器節點發送加入請求 消息成為簇成員節點或者成為該簇的備用簇頭節點，完成整個網絡的分簇梯度拓撲結構的 構建； S2簇內隱私保護數據融合，匯聚節點向網絡中各簇成員節點、備用簇頭節點和簇頭節 點發送隱私保護數據配置信息;各節點根據從匯聚節點處收到的所述隱私保護數據配置信 息，對自己的感測數據進行偽裝數據填充，并將隱私保護數據從簇成員節點發送給簇頭節 點，在簇頭節點處進行簇內的數據融合操作； S3簇間隱私保護數據融合，在簇頭節點完成簇內數據融合操作W后，將隱私保護融合 數據包發送給距離匯聚節點更近的中繼簇頭節點；中繼簇頭節點將收到的隱私保護融合數 據包與當前簇內的隱私保護融合數據包進行進一步的最大值或最小值融合，并轉發至下一 跳中繼簇頭節點，最終將其轉發至匯聚節點處； S4匯聚節點處融合值恢復，匯聚節點將其鄰居節點發來的隱私保護融合數據進行再融 合，得到含有感測信息的全局融合值的隱私保護消息；掃描全局真實位置集合GTPS所示的 位置，恢復出感測信息的全局融合值，從而完成整個隱私保護數據的融合過程。2. 根據權利要求1所述一種分簇的非加密式隱私保護數據融合方法，其特征在于:步驟 Sl中還包括根據不同梯度簇頭節點能耗與簇成員節點能耗的比值，確定每個簇頭節點所需 要的備用簇頭節點的數目。3. 根據權利要求2所述一種分簇的非加密式隱私保護數據融合方法，其特征在于:所述 每個簇頭節點所需要的備用簇頭節點的數目馬C%由W下公式決定，其中，CS表示簇大小，即簇內節點數目，i為梯度值，ECrx表示每字節數據的接收功率放 大器能耗，ECda表示每字節數據的融合功率放大器能耗，ECtx表示每字節數據的發送功率放 大器能耗，ECamp表示每字節數據的傳輸功率放大器能耗，d為傳輸距離，a為傳輸損耗指數， 且a > 2。4. 根據權利要求1所述一種分簇的非加密式隱私保護數據融合方法，其特征在于:所述 各個不同梯度值的傳感器節點被選舉為簇頭節點的概率瑞^如下，'式中，CS表示簇大小，Wsch,表示簇頭節點所需要的備用簇頭節點 的數目。5. 根據權利要求1所述一種分簇的非加密式隱私保護數據融合方法，其特征在于:所述 隱私保護數據配置信息包括匯聚節點根據每個簇的大小，確定全局真實位置集合GTPS;根 據隱私保護性能的需求，確定每個簇成員節點、備用簇頭節點或簇頭節點的數據索引集I的 大小，進而為每個簇成員節點、備用簇頭節點或簇頭節點分配獨立的節點隱私位置集合 NPPS和節點真實位置集合NTPS，其中GT鎖C W巧謀c /。6. 根據權利要求5所述一種分簇的非加密式隱私保護數據融合方法，其特征在于:對于 最大值或最小值數據融合而言，有IntpsI=I且U 'WTS =6TfjSs每個節點根據收到的 i=U--,CS NPPS與NTPS消息定制自己的隱私保護數據消息，包含受限制偽裝數據填充位置為RCPS = NPPS-NTPS，非受限偽裝數據填充位置為NRCPS = NPPS。7. 根據權利要求1所述一種分簇的非加密式隱私保護數據融合方法，其特征在于:所述在 簇頭節點處進行簇內的數據融合操作包括直接對簇頭節點收到所有簇成員節點發來的隱 私保護消息進行最大值或者最小值融合，其中最大值融合為：= U， J=I,.J 其中DataAggregated為隱私保護數據融合值，di功第j個節點的數據索引集位置為i的數據，CS 表示簇大小。
【專利摘要】本發明公開了一種分簇的非加密式隱私保護數據融合方法，涉及無線傳感器網絡領域。首先在網絡中構建梯度拓撲結構，并根據不同梯度簇頭節點與簇成員節點能耗的比值，確定每個簇頭節點所需要的備用簇頭節點的數目；隨后實現網絡均勻分簇。匯聚節點為每個傳感器節點分配獨立的隱私保護配置信息，各節點根據該信息對自己的感測數據進行隱私保護定制，并將隱私保護數據發送給簇頭節點進行簇內的數據融合操作。中繼簇頭節點進一步對隱私保護數據包進行數據融合操作并最終轉發至匯聚節點處。匯聚節點將收到的數據進行再融合，即可根據隱私保護配置信息恢復出感測信息的全局融合值。計算復雜度低，能量有效性高。
【IPC分類】H04W12/02, H04W84/18, H04W4/00
【公開號】CN105657642
【申請號】
【發明人】吳大鵬, 楊博然, 王汝言, 張鴻, 張炎, 謝金風
【申請人】重慶郵電大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月8日