頭節點CHi接收到從梯度值為i+1的簇頭節點發來的數據包的平均數目，ECrx，ECda，ECtx和 ECamp分別表示每字節數據的接收，融合，發送與傳輸功率放大器能耗，d為傳輸距離，α含2為 傳輸損耗指數，在自由空間傳輸中取2,且會隨著傳輸路徑中障礙物的出現而增加。
[0035] 其中，梯度值為i的簇頭節點C出平均接收到Λ堪個來自梯度值為i + 1的簇頭節點 CHw發來的數據包，可W由
.計算。其中，rg為平均梯度 半徑，P為節點密度。
[0036] 因此，梯度值為i的簇頭節點C Η 1的總能耗及為
[0037] 而網絡中的簇成員節點，只需要向簇頭節點發送隱私保護感測數據，而沒有接收 到其他節點發送來的數據，也不執行融合操作。因此，簇成員節點的總能耗ECcm為ECcm = Lpacket ·化Ch+ECamp · d。）。
[003引顯然，根據不同梯度簇頭節點的能耗與簇成員節點能耗的比值，我們可W確定每個簇 頭節點所需要的備用簇頭節點的數目文
為簇頭節點配置備用簇頭節點可w有效地分攤簇頭節點作為中繼節點增加的額外能量消 耗，同時也可W保證網絡的均勻分簇，非常適用于本發明提出的隱私保護數據融合方案。
[0039] 在網絡的初始化階段，匯聚節點在整個網絡中廣播初始化消息，根據每個節點距 離匯聚節點的跳數，網絡梯度可W被準確地建立。在梯度建立過程結束W后，每個梯度值為 i的節點W概率
-選舉自己為簇頭節點，且通過競爭機制確保其鄰居區域內 有且只有一個簇頭節點，如圖1所示。
[0040] 然后，沒有成為簇頭節點的其他節點，作為簇成員節點發送加入請求消息加入某 個簇。根據每個節點與匯聚節點的距離，整個網絡被均勻地分為多個分簇。同時，根據每個 簇距離匯聚節點的距離，網絡為每個簇獨立地配置不同數目的備用簇頭節點
來解決距離匯聚節點更近的簇頭節點的 熱點問題。
[0041 ] S2,簇內隱私保護數據融合
[0042] 匯聚節點根據每個簇的大小，確定全局真實位置集合GTPS，GTPS由匯聚節點隨機 設置用于標記參與數據融合操作的各節點的真實感測數據的位置，且(7?7Sc Z，即隱私保 護數據包含節點的真實感測數據和偽裝數據。匯聚節點根據隱私保護性能的需求，確定每 個節點的數據索引集I的大小。而I的大小直接決定了本方法的隱私保護性能，在GTPS-定 的情況下，當111越大時，節點就有更多的位置填充隱私保護偽裝數據。而逐漸增大的111同 時也會引起額外的通信開銷。當匯聚節點根據實際應用要求確定GTPS與后，進一步地為 每個傳感器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 Λ.'7Ρ5' CI G7'/，、S' (Z 仁/，對于最大值最小值數據融合而言，通常有I N T P S I = 1且
其中，NTPS標記了每個節點自己的真實感測數據的位置，且簇內節點 的NTPS各不相同，每個節點只知道自己的真實感測數據的位置，匯聚節點才知道簇內所有 節點的真實感測數據的位置集合GTPS，即
'而NPPS則是節點后續進行 隱私保護數據定制的依據，且NPPS的配置實現了對GTPS的保護，每個節點只知道自己的 NPPS，并不知道全局的GTPS，即GTTAS' C： Λ'戶巧'。通過合理地配置NTPS與NPPS，可W實現有效 的偽裝數據填充。
[0043] 當無線傳感網規模很大的時候，全局真實位置集合GTPS的大小相應增大，從而導 致每個傳感器節點的數據索引集I長度增大，即網絡中傳輸的隱私保護數據包大小增加，網 絡中的通信能耗也會隨之增加。為了適應大規模無線傳感器網絡的需求，本發明對網絡進 行分簇，W簇大小為參考設置全局真實位置集合GTPS的大小，即I GTPS I = CS，極大地縮減了 數據索引集I的大小111和隱私保護數據包的長度，從而具有良好的能量有效性W及可擴展 性。最后，匯聚節點將配置好的節點隱私位置集合NPPS和節點真實位置集合NTPS發送給對 應的節點。由于網絡中的每個簇大小都相等，因此，他們都采取相同的隱私保護數據填充方 法，運也方便了隱私保護融合數據在簇間傳輸時的進一步數據融合。
[0044] 在簇內數據融合階段，每個節點根據收到的NPPS與NTPS消息定制自己的隱私保護 數據消息。如圖2所示，灰色的數據位置為匯聚節點為每個傳感器節點配置的節點真實位置 集合NTPS，白色位置為每個節點的受限制偽裝數據填充位置RCPS = NPPS-NTPS，受限制偽裝 數據由傳感器節點在它的值域內隨機生成，其大小受到數據融合方式的限制，例如：
其中cT stTKted為受限制偽裝數據，feal為真實感 測數據。因此，受限制偽裝數據不會在感測數據的最大值或最小值融合過程中，覆蓋簇內所 有真實感測數據的融合值，即簇內最大值或簇內最小值。
[0045] 其中黑色位置為非受限偽裝數據填充位置WKC微=]￥巧設，非受限偽裝數據大小 不受數據融合方式影響，可W在感測值值域內取任何值。例如，在最大值融合中，白色位置 的所有受限制偽裝數據均小于灰色位置的真實感測值，如果攻擊者截獲該消息，直接提取 該消息的最大值即可破解該消息。通過引入黑色位置的非受限偽裝數據，真實感測值受到 保護。而又因為非受限偽裝數據的填充位置與真實數據位置不相交，因此真實感測值不會 在融合過程中被其覆蓋。上面提到的節點隱私位置集合NPPS由灰色的節點真實位置集合 NTPS與白色的受限制偽裝數據填充位置RCPS組成。通過引入受限制偽裝數據，本發明可W 確保真實感測數據的有效融合，且同時保護了全局真實位置集合GTPS，而通過引入非受限 偽裝數據，則可確保真實感測數據的隱私性。
[0046] 各簇成員節點完成隱私保護數據定制之后，會將其發送給簇頭節點。由于S1階段 的分簇方法是基于梯度網絡拓撲結構的，簇頭與簇成員節點之間的數據傳輸則W單跳的方 式實現。當簇頭節點收到所有簇成員節點發來的隱私保護消息后，對它們直接進行最大值 或者最小值融合，
其中化taAggregated為隱私保護數據融合值， dij為第j個節點的數據索引集位置為i的數據。融合后的數據含有簇內感測數據的最大值或 者最小值，但是并不含有每個節點的原始感測數據，因為融合后的數據里節點的真實感測 數據有可能被其他簇成員節點的偽裝數據覆蓋。在簇間傳輸過程中采取相應的數據融合機 制也能充分地減少數據的傳輸次數和長度，同時準確地獲得感測信息的全局最大值或者全 局最小值。
[0047] S3,簇間隱私保護數據融合
[0048] 由于在簇內數據融合階段，某些簇內節點的真實感測數據可能被其他節點的偽裝 數據覆蓋而丟失，因此簇內數據融合主要是為了在全局真實位置集合GTPS標記的數據位置 中保存該簇內感測數據的最大值。如果不采用分簇網絡，當無線傳感器網絡規模很大的時 候，IGTPSI的大小會相應地增加，從而導致數據索引集的長度|1|增大，網絡中傳輸的隱私 保護數據包的長度W及通信能耗也會相應地激增。為了適應大規模無線傳感網的要求，本 發明對網絡進行分簇，大大縮減了數據索引集及隱私保護數據包的長度，并在簇間傳輸 時進一步對隱私保護數據包