水声通信网络设计与OPNET平台下仿真

水声通信网络是当代海洋研究、海洋资源勘探和开发、海洋环境立体监测、地震海啸监测和战术监测等水下系统无线信息传输的主要手段,但其性能受水声信道特性影响严重。采用OPNET对水声通信网络节点模型与分层协议进行设计与实现,包括基于MC-CDMA的多用户检测以及基本CSMA/CA机制的信道握手流程与网络分配向量（NAV）帧冲突处理机制等。同时建立并测试了一个包含1个主节点与4个传感器节点的水声通信网络,仿真结果表明设计的水声通信网络能够更好的克服冲突,减少数据包重发,从而获得更高水声通信网络的吞吐量,减少端对端传输延时与能量消耗。     

基于NS2的水声通信信道的扩展与仿真

研究水下信道通信优化问题,由于水下传感器网络在海洋数据采集有广泛的应用。水声信道具有高延迟、低带宽等复杂特点,影响信道通信质量。传统信道模型对网络仿真的效果比较差。为解决上述问题,对水声信道进行了建模,考虑了实际环境中各类噪声以及水温、盐度等因素对声信号传播的影响,并结合NS2进行了水声通信信道的扩展,最后在水声通信信道的基础上建立了一个多节点环境,对水声信道模型与实际水下环境的相似程度采用上述模型进行了仿真。仿真结果验证了信道模型的合理性,并反映出了水下环境中网络通信效果良好。     

基于北斗卫星通信的海洋监测系统研究

文章介绍了海洋立体监测系统的整体结构,依托北斗卫星通信系统,构建海洋与陆地信息之间的数据传输网 络;结合嵌入式技术、Zigbee 通信技术,通过太阳能与电池交叉供电,实现海面监测浮标网络子系统;水下以水声信道通信方 式,部署传感器监测子系统,从而达到对海洋水下多层次监测的目的。     

一种干扰条件下的水底监测层网络体系结构

三维水声传感器网络可分为水面、水中、水底三层进行监测。为了提升干扰条件下水声传感器网络的整体性能,针对水底监测区域的节点部署设计了分层水声传感器网络体系结构,假定在水下监测区域内分布的传感器和集电极分别运行在不同的层,通过实验分析了节点间距不同的情况下,信噪比与最优工作频率的关系,仿真验证了集电极层与传感器层可采用不同最优工作频率通信的合理性和可行性,能够确保网络正常运行并有效避免交叉干扰。     

基于链接预测的水下WSN消息转发算法

随着移动自组织网络的发展以及为了更加便捷地监测和探索水下环境,水下无线传感器网络开始出现并逐渐受到研究人员的重视.水下无线传感器网络可广泛应用于海洋环境监测、资源开采、水下生物研究、海难搜救等诸多水下场景.与传统的无线传感器网络不同,通常,水下无线传感器网络中存在锚定节点和移动节点两种类型的节点,并且由于水声通信的不规...     

水声传感阵列指向性与系统传输性能研究

针对浅海水声通信中水汽界面和海底的反射产生多途效应对信号传输的影响,依据水下声传输原理,分析了水声信道中的噪声特点和产生多途效应机理,研究水声信道中声传感器指向性与传输性能关系,探讨水声传感阵列方式在水下通信环境的优势,设计合理的阵元间连接形式、阵列驱动电路和阻抗匹配电路,保证有效的功率耦合效率。经水下试验测试表明:采用一定指向性的声阵列结构,利用单个阵元波束宽度小于10°,构成阵列结构的波束宽度小于30°,并进行一定阻抗匹配,可减小能量损失,有效提高水声通信系统性能。     

基于SOPC技术的水声传感器网络节点设计

水下环境的复杂性和不确定性给水声传感器网络节点的设计带来了诸多困难.本文提出了一种基于SOPC技术的、灵活的、可配置的水声传感器网络节点的设计方案.系统的核心部分采用Altera公司的CycloneⅡ系列FPGA实现.介绍了节点设备的设计思想、功能和关键技术,详细说明了数字化水声通信收发通道的设计.     

基于先验概率模型的混合水下传感器网络部署

针对水下传感器网络,结合水声通信和光通信两种通信方式的优点,设计了新的水下传感器网络结构。根据水下目标分布的先验概率模型,提出了混合水下传感器网络部署算法,实现了水下数据的高速传输和水下目标区域的高效覆盖。仿真结果表明,算法能够较好地减少网络部署的节点数目、缩短数据传输延时,减少能量损耗,延长网络寿命。     

三维网络拓扑结构的水声传感器网络MAC协议

水声传感器网络Underwater Acoustic Sensor Network(UWASN)由于其广阔的应用前景,近年来逐渐被人们关注。然而由于水下环境的限制性,水声传感器网络具有其一些独特性。例如,与二维的陆地传感器网络不同,水声传感器网络是三维的。如今,现有的介质访问控制Medium Access Control(MAC)协议大多是针对二维无线传感网络,很少有基于三维水声传感器网络的 MAC 协议。针对水下三维网络,提出了基于三维网络拓扑结构的水声传感器网络 MAC 协议。该协议将网络中的节点生成树结构,并利用子节点与父节点之间的关系,通过动态节点算法实现三维动态的水声传感器网络。此外,详细分析了节点间的碰撞并有效解决各种碰撞,从而大大提高了信道利用率。通过仿真软件对比不同协议在同一网络拓扑中的实验结果,证实文中协议能够有效节约大量能源。     

水声移动通信网络MAC协议研究

无线通信网络在陆空域已取得成熟应用,而水声信道的长延时、强多途、多时变等特征导致水声通信网络研究滞后。在综合分析水声通信网络体系结构与信道特性基础上,对典型媒体访问控制(MAC)协议在水声移动通信网络的适用性进行了对比分析。针对水下多平台协同反潜作战需求,进行了水下小规模移动通信网络MAC协议的初步设计。     

基于动力学特性水声传感网随机游走容错机制

水下传感器节点能量有限、复杂海洋环境影响网络性能下降等因素,制约了水声传感器网络在海洋资源开发、海洋监测等方面的应用推广。为解决水声传感器网络的数据传输负载不均衡、容错能力低等问题,刻画水声传感器网络传播动力学特性,分析复杂海洋环境中传感器节点失效原因,建立了簇结构网络演化模型,提出了一种随机游走容错机制,以提高水声传感器网络容错性和延长其生命周期。仿真实验验证了该模型的合理性和有效性,实验结果表明该机制能揭示水下传感器网络中存在的普遍动力学特性和规律。     

基于复合AUVs的水声传感网拓扑优化机制

为提高网络拓扑的健壮性和自适应性, 基于拓扑重构思想提出基于复合自主式水下航行器的水声传感网拓扑智能优化机制来提高网络的连通性; 进一步, 在发现水声传感网拓扑结构形成的内在规律的基础上, 提出三角淡化关键节点网络拓扑优化方法, 该方法有助于提高网络抗毁再生能力. 最后通过仿真实验对比分析验证了所提出机制的有效性, 实验结果表明, 在牺牲约8.5\%覆盖度的条件下, 抗毁性能提高约50\%.     

水声传感器网络基于深度信息的安全路由协议

水声传感器网络（Underwater Acoustic Sensor Networks,UASNs）具有开放共享、低带宽、长时延等特性,为保证水下节点的通信安全,提出了基于水下节点深度信息的一种新的水声传感器网络安全路由协议。与其他算法相比,所提出的安全路由协议相对较为节能,安全性分析表明该算法能够有效保证节点身份、路由和数据等关键信息的私密性,利用NS2网络仿真软件对路由协议的时延、能耗和数据包交付率进行了仿真,仿真结果表明该安全路由协议能适用于水声传感器网络中。     

Automatic real-time event detection for seismic networks

A low-power microprocessor-based seismic signal detection system has been developed for monitoring and recording earthquakes detected from multichannel seismic network data. The system operates on-line to the network and may be battery powered for field applications or as a precaution against power failures. The algorithm is designed to cope with varying noise conditions at the network outstations and detects local, regional, and teleseismic events. The sampling rate for each channel is 100 samples/sec. with 10-bit accuracy. The system is operating with the LOWNET network of BGS and is suitable for large or small aperture networks because 20 sec of data for each channel are stored in memory. The system is designed to detect seismic events for recording on either analogue or digital recorders depending on the requirements and preferences of the network management.     

面向海洋监测的水声传感器网络节点定位算法

为解决面向海洋监测应用的大规模水声传感器网络的节点定位问题,首先,采用整数线性规划理论,提出了多目标约束的水面网关优化部署策略;其次,针对水声传感器网络不同节点的特点,设计不同的定位方案,提出了有预测性的水声传感器网络节点部署算法。仿真实验验证了该方法的可行性与有效性,结果表明,该算法能明显提升节点的定位范围,降低通信能耗,减小定位误差,为水声传感器网络的海洋大规模部署提供相应技术指导。     

基于RT-TCP/IP的DIS系统对象交互研究

DIS系统对于小型分布式仿真系统具有较好的性能与较低的成本.基于RT-TCP/IP网络环境设计了一种DIS系统对象的交互机制,针对RT-TCP/IP环境的特点对对象交互PDU进行了重新设计;针对网络传输的固有延迟,采用时戳机制与DR补偿模型对延迟进行修正;并借鉴HLA-RTI中的关于数据管理的一些思想,设计了数据过滤机制,结合DIS中DR算法,进一步保证了系统的实时性和可靠性.仿真应用实例表明,这种设计具有较好的实用性,可以用于飞机防空作战仿真等演示验证项目.采用了基于RT-TCP/IP技术的RT-DIS系统对象交互技术,具有开发时间短、成本与性能兼顾等优点,是一项良好的小型实时分布式仿真系统技术.     

北斗卫星通信在超标准洪水监测中的应用分析

为研究北斗卫星在超标准洪水等特殊恶劣自然环境情况下的水文数据通信情况,以2020年7月8日昌江流域超标准洪水监测中北斗卫星通信的实际应用为实例,对荷塘水文站点的北斗卫星与GPRS 2种通信信道在不同降雨级别情况下收发的雨水情数据进行对比分析,统计水文遥测数据时效性和畅通率,计算数据准确性,分析北斗卫星通信雨衰情况.经过...     

水声传感器网络节点定位技术综述

在水声传感器网络的应用中,只有当传感器节点的位置已知,获得的信息才具有意义.因此,节点定位技术是水声传感器网络研究的一个重点和热点.首先分析了在水声环境中的传感器网络节点定位技术的特点;在此基础上分类介绍了距离无关定位算法和距离相关定位算法,其中重点阐述和分析了距离相关算法的测距技术、基于固定锚节点算法和基于移动锚节点算法;最后总结并展望了水声传感器网络节点定位技术的发展与研究方向.     

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。