用于水下隐藏节点的被动时钟同步技术研究

发布时间：2024-03-02 13:47

　　在本课题研究的水下无线传感网络背景中,时钟同步和节点定位作为两项非常关键的基础技术,是首要研究的对象。受到水下复杂而特殊的条件限制,原有的陆上无线传感技术无法应用于水下,使得水下应用更为困难。此外,海洋中有可以暴露的网络,但有不能暴露的移动节点。在节点无需暴露的情况下,完成其时钟同步和定位是一项挑战。为了解决目前这两项技术面临的困境,针对本文中描述的水下场景和应用需求,一种结合定位技术和时钟同步技术的被动定位时钟同步算法被提出。在水下高时延的情况下,通过求解水下移动节点在运动过程中的定位轨迹,减小时钟漂移问题的有害影响,并准确定位节点位置。算法的推导分为已知和未知节点运动方向的两种情况,而水下噪声环境产生的干扰误差也可以通过结合Kalman滤波滤除数据中的误差,从而继续同步节点的时钟和实现其定位。本文算法的做出的价值贡献和创新主要有以下几点:(1)本文将时间同步和节点定位这两项通常是独立解决的技术协同研究,实现在节点定位的同时完成时钟同步,显著减少交换的信息数量,节省了能源消耗,同时改进这两种方案。(2)在本算法中,节点无需对外发送信息所以也无需暴露在网络中,其隐蔽性和安全性得以保障。...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－２双曲线定位法示意图??理论上，以上三种方法都可以凭借几何关系进行未知节点的定位，但实际上，??

当待测节点Ｐ是这样一个点，到锚节点Ａ、Ｂ的距离差是一个固定值，动点??Ｐ的轨迹形成另一条双曲线，两条双曲线相交的点就是所求待测节点Ｐ的所在之??处，如图２－２所不。??图２－２双曲线定位法示意图??理论上，以上三种方法都可以凭借几何关系进行未知节点的定位，但实际上，??在水声环境....

图２－３时钟漂移示意图??在真实场景中，由于外界环境的变化和石英晶振工艺制造的差异性，相对于??

视作时钟频偏（ｓｋｅｗ），式中用ａｓ表示。在理想情况下，标准的晶振符合ａｓ?＝?１，实??际中一般不满足；定义节点开始计时时刻与标准时钟的相位差异称为时钟相差??（ｏｆｆｓｅｔ），式中用ｂｓ表示。节点本地时钟与网络标准时钟的关系在图２－３中有??相应的数学表示。??１４??

图３－１已知节点运动方向的算法整体流程图??为了更好地对算法进行阐述，我们选取以下示例对算法简单介绍

小传播时延对水下传感网络的影响，从而使节点的位置更加准确。此外，移动节??点在定位过程中不需要向外发送任何信息，保证了节点的隐蔽性。??算法的整体流程图如图３－１所示。??一???＿＿＿?一?一?＾ｓｕｐ??！?Ｉ?｜?ｉ?－■?Ｉ??Ｉ???ｉ?，?｜ｔｄｏａ定位卜——?ｊ??....

图３－２不同ａｓｕｐ取值下的节点运动轨迹拟合图??－

?１１０??图３－２不同ａｓｕｐ取值下的节点运动轨迹拟合图??在分析过程中，假定移动节点朝着东北方向进行匀速直线运动，如图３－２中??所示的原始运动轨迹。在ａｓｕｐ分别取不同值的情况下，拟合出来的运动轨迹虽然??差别并不大，但通过观察试验可以分析得出一个规律，即在拟合运动轨迹的方....

本文编号：3916947