水下传感器网络节点定位信号设计

提出一种对于水下传感器网络节点位置信息进行码分多址的编码方式。介绍了码分多址编码的基本思想,用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现分频电路,m序列与正弦波产生电路,以及ASK调制电路。给出了整个程序设计的流程图。实验证明:电路设计简单,工作稳定,多个节点的位置信息能够简单有效的传输。     

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。     

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．     

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。     

一种新型无线传感器网络节点设计

提出了一种基于FPGA动态局部重构技术的无线传感器网络节点设计方案,通过FPGA高效的计算能力来提高节点的处理能力,同时采用动态局部重构技术进行功耗控制。根据所提方案进行了硬件平台的设计,并在此平台上对可重构的流程及实现方法进行了验证。实验结果表明,该方案能够实现无线传感器网络节点的部分可重构,在减小功耗的同时具有较强的运算能力。     

活动受限三维水下传感器网络节点定位算法

针对水下传感器网络的部署方式,设计活动受限三维水下传感器网络节点定位算法(localization foractive-restricted UWSN,简称LAR).LAR 利用水下节点活动受限的特点辅助定位,通过分层定位的实施方式得到部署区域内全部节点的位置,并根据水下传感器网络中的节点移动规律,设计动态环境下的补偿机制.LAR 过程简单、易于实现,仿真结果表明其定位误差明显小于现有算法.     

水下无线传感器网络的研究进展

随着世界各国对海洋权益的日益重视、发展海洋经济热潮的兴起和陆地无线传感器网络研究的迅速发展,水下无线传感器网络的研究已经成为新的研究热点.首先对水下传感器网络通信技术、传感器网络节点、网络体系结构和水下声学传播特征作了介绍;进而重点对物理层、数据链路层、网络层、传输层、跨层设计、网络信息处理技术、水下定位和仿真平台8个方面的研究进展作了系统的综述;最后介绍了国内外主要研究机构的情况,并讨论了水下无线传感器网络研究存在的一些问题和需要进一步研究的方向.     

基于信任机制的水下传感器网络节点安全定位算法

为了及时检测出水下传感器网络(UWSN)定位系统中的恶意锚节点,提出一种基于信任机制的节点安全定位算法。算法结合簇结构和信任机制,根据锚节点提供的位置信息采用Beta分布作出初步信任评价,并可根据需要调整信任更新权重。为了降低了水声信道的不稳定性对信任评价过程的影响,同时识别恶意锚节点的信任欺骗行为,提出信任过滤机制 (TFM),对直接信任值进行差异量化,由簇头节点决定各锚节点是否可信。仿真结果表明所提算法适用于水下传感器网络,并且能够及时识别恶意锚节点,在定位系统的精确度和安全性方面都有很大提升。     

水下声学传感器网络节点定位算法及自组织过程研究

针对水下声学传感器网络中锚节点稀少的问题,给出了一种分布式的水下节点自定位算法.为配合定位算法的完成,提供定位过程所需的邻接信息表等信息,提出了一种分布式的并发数据传播算法,并针对该数据传播算法中存在的通信冲突问题,给出了冲突解决策略.仿真试验验证了上述两种方法配合完成水下节点定位的可行性和有效性.     

基于相交环的水下无线传感器网络节点自定位研究

在水下无线传感器网络中,当网络中锚节点稀疏时会出现未知节点单跳定位困难的问题。在对已有水下定位算法分析的基础上,提出了一种新的基于相交环的两跳定位算法(Intersect Rings 2-Hops location scheme,IR2H),该算法利用同心环裁剪,缩小未知节点的定位区域,并通过两跳来定位节点。实验结果说明,IR2H算法与原有算法相比具有较高的有效定位率及较低的平均定位误差。     

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Aqua-Sim的水声传感器网络MAC层协议分析

分析了水声传感器网络中MAC层协议的特点和分类.利用基于NS2的Aqua-Sim水声网络仿真模拟软件仿真了Broadcast MAC协议和R-MAC协议在五个节点的集中式拓扑结构的水声传感器网络中的传输过程,分析比较了两种协议在平均数据包延时、平均能量消耗以及平均吞吐量上的异同.得出在集中式拓扑结构的水声传感器子网中,Broadcast MAC协议更适合于要求较高吞吐量的应用环境,而R-MAC协议更适合于在能量消耗方面有严格要求的应用环境.     

基于浮标的3D水声传感器网络节点定位

节点位置的确定是水下无线传感器网络的应用基础。为了提高节点定位精度并延长网络生命周期,提出一种使用海面浮标节点作为参考节点的水下传感器网络节点定位算法。仿真结果表明该方法提高了节点定位的精度,并在一定程度上减少了能耗。     

基于嵌入式技术的水声传感网和#br# VHF通信网络的互联网关设计

针对水上船舶用户对水下网络监测存在长延时和高费用问题,结合水声传感网特点和水上船舶常用VHF通信设备,采用嵌入式技术,提出一种面向水上船舶用户的水声传感网和水上VHF通信网的无线网关设计方案,对网关的软硬件系统进行设计。仿真结果表明,嵌入式网关实现了水声传感网和VHF通信网的互联互通,具有较高的理论与实际应用价值。     

事件驱动的水下传感器网络部署研究

考虑到水下传感器能力受限的特点,提出了一种针对不确定事件监测的水下传感器网络部署方法。初始部署阶段采用随机深度调节的方法让节点均匀分布,以捕捉到更多的事件。重部署阶段节点则根据探测到的事件信息,基于虚拟力的方法进行移动,并且通过引入分簇控制的思想,将节点移动范围限制在各个簇内,从而降低了重构的规模,保证了网络的连通性。仿真结果表明:该算法可以在满足覆盖性能的同时,有效缩短节点的移动距离。     

水声传感器网络中成簇时间同步协议研究

针对水声通信传播延迟长和节点移动性强的问题, 提出一种水声传感器网络中成簇时间同步协议。该协议将时间同步分为簇间同步和簇内同步两个过程, 并且通过簇间同步和簇内同步的局部并发执行减少同步过程中产生的报文数量。此外, 该协议在计算时钟频偏和相偏的过程中通过区分因为节点移动性造成的下游链路和上游链路传输延迟的不同来提高同步精度。仿真结果表明, 与其他同步协议相比, 成簇时间同步协议可以在降低同步误差的同时, 有效减少网络中同步报文的数量, 从而达到降低能量消耗的目的。     

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.

     

AUV辅助的水下传感器网络时钟同步算法

针对当前水下传感器网络中的时钟同步难题,设计了一种三元阵被动定位自主水下航行器（ AUV）模型,并基于此模型提出了AUV辅助的时钟同步（ AUV-Sync）算法。该算法通过AUV与节点之间相对运动过程中进行的信息交换来对节点相对距离进行估计,进而基于相对距离计算单向传播时延来降低由于节点移动性所导致的误差。最后,通过两轮加权最小二乘法进行线性回归来估计时钟同步的参数。仿真结果表明：在存在节点漂移的动态水下传感器网络环境中,该算法较其他相关算法有更高的精度。     

一种面向水下传感器网络的监测系统设计方法

当前水下监测系统缺乏统一的开发规范,软件可复用性低,难以快速、高效地进行系统设计与实现;提出了基于水下传感器网络的监测系统设计方法,将系统结构分为观测平台、本地观测服务器、数据服务器,从数据获取、数据管理、数据展示方面给出了软件的总体开发流程,并提出了统一的软件数据模型和软件开发模型;在数据模型中,对监测元数据以及监测数据进行规范化描述;在软件开发模型中,构建了可扩展的功能组件库,通过对组件进行配置,可快速生成满足用户需求的监测系统;通过在不同的应用开发中进行验证,证明该方法能够在保证系统质量的前提下,显著提高开发效率.