基于声线补偿下水下传感器网络定位算法研究

发布时间：2021-11-06 10:09

　　近年来,海洋技术研究受到广泛关注,“建设海洋强国”成为我国的重要战略目标。因此,面向海洋观测的水下传感器网络（Underwater Sensor Networks,UWSNs）的研究对维护国家海洋权益具有十分重要的现实意义。其中,水下传感器节点定位技术是水声传感网络应用研究的一个重要课题。然而,由于水下环境的不确定性,传播时延、时钟异步、被动移动和高能耗特性使得水下传感器网络节点定位更具挑战性。本文首先从水下节点发出信号的传播路径开展研究,然后通过解决时钟异步和被动移动问题,来实现精确定位。本文主要的研究工作如下:1、针对水下传感器网络中节点间时钟异步的问题,设计了节点间的交互模型,并搭建时间差关系等式,最后通过最小二乘算法实现了对水下传感器节点的精确定位,并在此基础上,利用了斯聂耳折射定律对节点间的传输时延进行了层理补偿,进一步提高了水下传感器节点的定位精度。2、针对水下传感器网络时钟同步的问题,考虑了待定位节点与辅助节点间时钟漂移和时钟偏移对水下传感器节点定位的影响,设计了到达时间差关系式,通过最小二乘算法实现了时钟同步下的传感器节点定位。对于所提出的算法,通过克拉美罗界来验证算法... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水下节点声线弯曲技术的研究现状
        1.2.2 水下节点异步定位技术的研究现状
        1.2.3 水下节点移动定位技术的研究现状
    1.3 论文研究内容及结构安排
第2章 时钟偏移下水下节点定位研究
    2.1 引言
    2.2 网络架构与时钟模型
        2.2.1 网络架构
        2.2.2 时钟模型
    2.3 声线轨迹
        2.3.1 声线弯曲对水下定位的影响
        2.3.2 声线弯曲下的传输时延
    2.4 定位策略
    2.5 普通传感器节点定位
        2.5.1 改进到达时间差(TDOA)算法
        2.5.2 优化定位算法
    2.6 复杂度分析
    2.7 仿真结果
    2.8 本章小结
第3章 时钟同步下水下节点定位研究
    3.1 引言
    3.2 网络架构与相关定位设定
    3.3 定位策略
        3.3.1 传输时延
        3.3.2 网络架构以及数据收集
    3.4 普通传感器节点定位算法
    3.5 克拉美罗下界(CRLB)
    3.6 仿真结果
    3.7 本章小结
第4章 基于移动预测的异步水下节点定位研究
    4.1 引言
    4.2 网络架构与模型构建
        4.2.1 网络架构
        4.2.2 模型构建
        4.2.3 问题描述
    4.3 异步定位算法设计
        4.3.1 水流场的估计
        4.3.2 主动和被动传感器节点定位架构
        4.3.3 构建移动补偿关系
        4.3.4 主动和被动传感器节点定位算法设计
    4.4 性能分析
        4.4.1 复杂度分析
        4.4.2 浮标位置不确定分析
        4.4.3 CRLB下界推导
    4.5 仿真结果
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]水下无线传感器网络定位技术综述[J]. 姚西.  现代电子技术. 2013(07)
[2]水下传感器网络安全研究[J]. 魏志强,杨光,丛艳平.  计算机学报. 2012(08)



本文编号：3479642