水下移动无线传感器网络研究综述

水下移动传感器网络是水下机器人与水下传感器网络的结合,解决了传统水下监控网络存在的无法自动实现节点投放与回收,容易存在监测盲区以及不能动态组网等问题,按照自下而上的体系结构,对水下移动传感器网络的研究内容及发展方向进行了归纳阐述,包括水下节点设计、节点互联和动态组网,即点、线、面的层次结构;着重分析了节点移动特性对水下传感器网络的影响及相应的解决方法.虽然水下移动传感器网络的研究面临很多挑战,但它必将具有广阔的应用前景.     

基于AUVs的水下移动无线传感器网络愈合算法

水下移动无线传感器网络（MUWSNs）动态演化特性制约着网络的拓扑的可靠性,很大程度上限制了MUWSNs的推广应用。针对水下实体移动导致的MUWSNs拓扑失效,提出了一种基于自主式水下航行器（AUV）的MUWSNs拓扑愈合算法,并构建了水下实体移动模型,利用AUV自主移动特性对失效拓扑进行快速愈合。仿真结果验证了该算法的正确性和有效性,极大地提高了MUWSNs可靠性,对MUWSNs拓扑领域研究具有一定贡献。     

水下移动无线传感器网络拓扑愈合与优化

为解决水下移动无线传感器网络(MUWSNs)存在的拓扑失效问题,考虑水流对MUWSNs网络拓扑的影响,提出一种水下移动无线传感器网络拓扑愈合算法。采用鱼群算法部署AUVs节点,建立系统的失效感知机制、消息传递机制和移动愈合方案,并在此基础上进一步设计鱼群启发的MUWSNs拓扑优化方案。通过两组仿真实验分别验证了方案的可行性和算法的有效性。实验结果显示,拓扑愈合方案可确保网络对监测事件的覆盖度维持在90%左右,且拓扑优化方案能够进一步提高网络覆盖度。     

水下移动无线传感器网络拓扑

水下移动无线传感器网络是当今世界各国的研究热点之一. 水下复杂环境以及传感器节点移动特性使得水 下移动无线传感器网络拓扑具备了动态演化性, 同时, 水声通信也对水下移动无线传感器网络的可靠性产生了一定 影响. 首先归纳分析水下移动无线传感器网络国内外的研究现状及进展, 并剖析了水声通信对水下移动无线传感器 网络拓扑的影响; 然后凝炼出3 个科学问题, 重点论述了拓扑生成、拓扑愈合及拓扑优化; 最后对未来研究方向进行 了展望, 以期为该领域的深入研究提供清晰的思路.

     

基于移动节点的三维水下传感器网络定位

为有效解决传感器节点在水中的移动性问题,而节点移动主要是因为水流和随机干扰,提出了一种基于移动节点的定位算法—MNLS（移动节点定位算法）．移动节点定位算法是在分析现有相关定位算法的基础之上,提出了首先预测节点的运动轨迹,然后进行节点的测距与定位的算法思路．利用MATLAB对算法进行了仿真,实验结果表明MNLS与chan算法相比较,单个节点的定位精度以及不同速度下节点的定位精度都得到了提高,因此,该算法对水下传感器网络定位有着实际的应用价值．     

水下传感器网络移动节点定位问题研究

针对水下传感网中研究较少的移动节点定位问题,基于传统定位中常用的Chan算法,提出了一种改进的M-Chan算法。该算法通过曲线拟合进行运动轨迹预测,并利用节点的移动特性修正估计位置,从而提高了水下移动节点的定位精度。仿真结果表明,在不同的移动速度、通信半径、锚节点密度情况下,改进算法与传统的Chan算法相比,精度提高5%～10%。     

基于移动信标的大规模水下传感器网络节点定位

大规模水下传感器网络覆盖范围广,监测深度大,基于静止信标的定位方法很难获得好的定位性能。提出一种基于移动信标的range-free定位方法,信标在上下移动过程中广播位置信息,节点利用信标信息的变化估计位置范围。移动信标增大了网络覆盖范围,降低了节点间通信距离。实验结果表明,该方法可以获得和多功率发射定位接近的定位精度,但系统代价更低,精度高于一般的range-free定位方法。     

基于长短期记忆网络修正测距的水下定位算法

人类对海洋资源的探测与开发的主要方式是通过水下传感器网络来实现的,而水下传感器节点收集的数据在丢失精确的定位信息时便失去了其主要的价值。因为现在许多已经被广泛使用的水下定位算法仍然难以实现精确的测距,所以导致其定位精度偏低、不理想。本文提出一种基于长短期记忆网络修正测距的水下定位算法,该算法使用一种循环神经网络的变体模型长短期记忆网络来改进基于信号到达时间差测距算法,通过处理海洋环境的历史信息、测距值等数据进行训练,能够高效准确地预测当前的测距修正值,从而获得优化测距误差的效果。通过上述两者的有效结合进一步改进多边定位算法,实现对水下未知节点的精准定位。最后通过仿真实验和算法对比验证本文所提的算法确实具有较高的定位精度和可行性。     

无线传感器网络中的TOA测距方法研究

介绍了目前常用的无线传感器网络测距方法,对TOA测距方法进行了详细的误差分析,并提出采用SDS-TWR方法来降低TOA方法测距误差的方案。实验结果表明,SDS-TWR方法能有效降低晶体振荡器频率漂移所带来的测距误差,提高TOA测距方法的测距精度。     

移动无线传感器网络定位研究

近年来,随着硬件技术和通信协议的发展,无线传感器网络(WSN)获得了飞速发展。其中,移动无线传感器网络(MWSN)由于具有较高的灵活性,得到了极大关注,甚至还出现了小型自控移动传感器设备。虽然节点的移动性能够增加传感器网络的覆盖范围,并增强网络的连通性,但同时也带来了一系列挑战。其中,移动节点的定位问题尤为突出。对移动无线传感器网络定位方法进行总结,并分析移动无线传感器网络中的众多挑战。最后,提出了未来移动无线传感器网络定位研究方向。     

考虑水流影响的水下传感器网络移动算法研究*

随着世界各国海洋开发和海洋军事的飞速发展,水下传感器网络成为一个新的研究热点,其中失效补偿和高效节能是水下传感器网络研究的重要问题。水声通信的特点使得移动节点在水下传感器网络中得到较为广泛的使用,以其作为失效补偿和提高覆盖效率的有效手段。为了减小移动节点的能耗,改进了现有的移动部署方案,提出一种新的水下传感节点移动算法,在移动路径规划时充分利用水流和重力、浮力的影响来减少节点的移动能量。数值计算和仿真结果表明,本算法有效节省了移动节点的能量消耗,验证了其有效性和正确性。     

移动水下传感器网络动态TDMA协议

介质访问控制(MAC)问题是水下传感器网络(UWSN)研究的热点问题之一,其协议设计的主要挑战是水下网络的信号传播延迟太高带来冲突的“时空不确定性”现象—来自不同站点的帧是否冲突不仅取决于他们的发送时间,还取决于这两个站点的位置.因此总结了水下MAC协议的最新研究成果,提出了一个基于位图协议的动态水下TDMA协议,适用于节点能够局部运动的动态水下网络.该协议利用水下特殊的“时空不确定性”现象减少信道空闲,提高能量效率和传输效率.最后,通过仿真实验验证了协议的可用性和效率.     

水下无线传感器网络定位技术综述

水下无线传感器网络在环境监测、海上勘探、灾害预防和军事行动等方面有许多潜在的应用。由于其中大多需要使用位置信息标记感测数据,这使得定位算法成为水下无线传感器网络设计的重要组成部分。因此,为了完成水下定位,近年来人们探索了许多方法,对有关水下无线传感器网络定位的研究进行总结,分析了目前的水下定位方法和现状。为了对水下定位技术进行深入研究,还对目前的水下定位技术进行分类阐述,讨论这些技术的应用场景,并比较了它们的优缺点,为水下定位的后续研究提供参考。     

一种减少测距误差的传感器网络定位算法

接收信号强度(RSSI)常被作为无线传感器网络定位算法的测距技术,通常,获取的RSSI信号序列中同时存在随机误差和粗差两种误差,利用以往常用的算法都难以消除混合误差对RSSI测量统计数据的影响;在分析两种误差特征的基础上,提出了一种基于统计中值的加权定位算法,算法在去除粗差的基础上,能在一定程度上平滑了随机误差,算法不仅提高了定位的精度,同时提高了节点的覆盖率;理论分析和仿真结果都表明算法具有较高的定位精度和覆盖率,最优情况下定位精度较原先算法能够提高6.99%,而不可定位节点比例下降8.05%。     

移动Agent在无线传感器网络中的应用

无线传感器网络是21世纪最为重要的新兴技术之一。为解决数据是被从节点传到处理中心去处理;传感器节点密度高、数量大;节点的电池能量、计算能力存储能力严格受限;网络通信半径小、带宽低等问题,提出采用基于移动A gent的分布式计算模式,设计了一种移动A gent系统,用于实现无线传感器网络的数据融合,系统有效减少网络负载、带宽、时延,实现网络的可扩展性、可靠性和容错性。     

传感器网络节点的测距与定位

无线传感器网络是以传感探测、通信及计算机等科学技术为依托而构筑的目标感知和监测系统,由于其巨大的应用前景而备受学术界和工业界的广泛关注。定位问题是传感器网络设计与应用中的一个重要问题。传感器节点的位置信息在传感器网络的协议设计、网络管理、节点间协作、目标跟踪等方面都具有重要的理论和实际意义。本文详细阐述了基于声波测距的传感器网络定位算法的实现策略,对具体实现机制进行了分析并给出相关结论。     

基于不完全测距的移动传感器网络定位算法

采用基于二次规划的无迹卡尔曼滤波及多维标度方法,研究高精度的移动传感器网络定位算法,从传感器网络整体定位角度出发, 为移动传感器网络定位提供了新思路.首先对传感器网络单元建立符合实际的带约束的非线性相对运动模型;在此基础上重点考虑模型中的物理约束,采用基于二次规划的无迹卡尔曼滤波对节点间相对距离进行滤波估计;最后基于分布式的多维标度定位算法进行局部定位与拼合,给出不完全测距下的移动传感器网络定位算法.仿真结果表明,所提出的算法在相同测距误差下与其他定位算法相比定位精度更高,在不同连通度的传感器网络中,均能得到良好的定位效果.     

无线传感器网络中时间同步与测距协同算法

时间同步是传统测距的前提条件,也直接影响测距的精度.为消除测距对时间同步的前提限制和扩大测距的应用范围,提出了时间同步与节点测距混合算法.该算法结合了基于到达时间差的测距机制和网络时间协议中的时钟同步机制,通过逆推时间非同步情况下相互测距的意义,不仅能实现时间同步,还可以实现相对测距甚至绝对测距.理论分析和仿真实验表明该算法较RBS和TPSN在鲁棒性、同步精度和消息交换量方面有较好的效果.     

水下无线传感器网络信道研究

水下无线传感器网络通信信道是一种环境噪声高、传播时延长、误比特率高、多径干扰、多普勒效应严重的时、频、空变复杂的随机信道。水下声信道的复杂性和多变性严重限制了水下声通信的性能。本文使用Matlab软件研究、仿真分析了上述因素对水下无线传感器网络通信性能的影响,为更好地设计无线传感器网络信道模型、合理的水下无线传感器网络拓扑结构以及低功耗、高性能的路由协议提供一定的参考依据。