11、水下传感器网络隐私保护异步定位技术解析

水下传感器网络隐私保护异步定位技术解析

1. 引言

在水下传感器网络（USNs）中，有效的定位至关重要。以往提出的一些异步定位算法和联合定位与同步算法，主要包含以下三个过程：
- 锚点发现 ：在网络中部署多个非共线的锚节点，为传感器节点提供定位参考。
- 距离测量 ：通过时间（或时间差）与传输速度相乘得到距离测量值。
- 位置估计 ：利用锚节点的位置和测量得到的距离，设计最优或次优估计器来计算传感器节点的位置。

然而，这些过程没有考虑隐私保护问题，因为锚节点的位置直接暴露给了网络。而USNs通常部署在恶劣甚至不安全的环境中，安全威胁难以避免。忽略隐私保护可能导致隐私泄露，甚至使定位失败。例如，恶意节点若获取锚节点的位置，容易攻击锚节点并破坏整个定位系统。

虽然有一些隐私保护定位方案被提出，如使用加密技术，但加密技术的通信和计算开销高，由于USNs的带宽和能量有限，并不适用于水下定位。也有研究者尝试用信号处理方法，如隐私保护求和（PPS）策略来隐藏锚节点的位置信息，但这些方案依赖同步时钟假设，且未考虑节点的移动特性。而USNs中的时钟通常是异步的，节点也常有被动运动，忽略这些特性会增加测距误差并降低定位精度。

为解决这些问题，提出了一种适用于USNs异步定位的隐私保护解决方案。主要贡献有两个方面：
- 异步定位协议 ：设计了异步定位协议，消除异步时钟和移动性的影响，建立传播延迟与位置的关系。与现有工作不同，该协议不要求锚节点和传感器节点的时钟同步，还能补偿时钟偏移和漂移的影