无线传感器网络融合了计算机技术、传感器技术、嵌入式技术和无线通信技术,在国防军事、工业控制和环境监测等领域都有着广泛的应用。借助于无线通信技术的快速发展,涌现出越来越多的新兴技术,使得远距离、低功耗、低成本的无线传感器网络研究和应用成为可能。LoRa是近年来出现的一种超远距离传输、低功耗、低成本、抗干扰性强的无线通信技术,适合于定位跟踪、数据采集领域,可以很好地应用于无线传感器网络的组网通信。根据对LoRa技术特点和战场侦察系统需求的分析,通过对比几种常见的无线通信技术,本文提出了基于LoRa技术的无线传感器网络,应用于军事环境下的战场侦察。本文首先对LoRa技术的原理和特点进行了分析,与传统无线通信技术相比,LoRa技术最突出的特点是在兼具超远距离传输和低功耗的同时,还拥有很强的抗干扰能力,可以弥补传统无线传感器网络物理层的不足。然后重点分析了LoRa物理层,包括采用的调制解调技术、传输机制等,以及LoRa协议标准LoRaWAN的网络架构、通讯协议和安全机制。指出了该协议复杂度较高、可扩展性较差,且安全机制存在漏洞,并不适用于LoRa无线传感器网络。因此,本文在提出了LoRa无线传感器网络整体架构的基础上,研究设计了相关路由协议和安全认证方案,重点关注了安全认证问题。其中,整体架构,包括网络的框架结构、系统组成,以及各个部分的功能;路由协议,选择了层次路由协议LEACH进行研究,针对该协议的不足并结合LoRa技术特点进行改进,主要包括簇头选举策略和数据传输结构两个方面,以适用于LoRa无线传感器网络;安全认证,考虑到LoRa终端的低功耗特性,传输速率较低,网络带宽有限,提出了一种轻量级节点认证和密钥协商方案,用于LoRa无线传感器网络中节点安全认证。最后,在搭建的演示系统上测试了网络的通信和组网功能,测试结果达到了预期的设计要求。然后还验证了本文所提出的安全认证方案,运行结果表明该方案能够完成对网络中节点的身份认证和会话密钥分发。