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基于K-Means的水下传感器网络AUV数据收集方法 预览
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作者 伊君 夏娜 +1 位作者 欧元肖 檀华丽 《合肥工业大学学报:自然科学版》 北大核心 2018年第7期908-914,共7页
水下传感器网络(underwater sensor networks,UWSNs)具有节点稀疏布置的特点,目前主要采用自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)收集网络中的数据,其中AUV如何移动从而高效地完成数据收集任务是一个关键问题。文章提出... 水下传感器网络(underwater sensor networks,UWSNs)具有节点稀疏布置的特点,目前主要采用自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)收集网络中的数据,其中AUV如何移动从而高效地完成数据收集任务是一个关键问题。文章提出了一种基于K-Means的水下传感器网络AUV数据收集方法,首先利用K-Means聚类理论对水下传感器网络进行划分,并以节点通信范围为约束条件得到网络划分结果,即多个网络子集,又称“子团”;然后针对网络的变化,节点自主调整子团的结构并确定数据收集点;最后依据多个数据收集点形成AUV的最优移动路径。大量的实验结果表明该方法可以有效地规划出AUV的移动路径,不仅可以完成全网数据收集任务,而且具有耗时短、能耗效率高的优点。 展开更多
关键词 水下传感器网络(UWSNs) 自主式水下航行器(AUV) 数据收集 K-MEANS算法 网络子集
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水下传感器网络协作多输入输出通信技术研究 预览
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作者 王建平 孔德川 陈伟 《中国海洋大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2017年第9期126-133,共8页
Multiple-Input Multiple-Output(MIMO)是水下传感器网络(Underwater Sensor Networks,UWSNs)性能改进的重要技术。然而受水下通信条件限制,MIMO技术的实施存在极多障碍。协作MIMO为UWSNs实施MIMO通信提供了新的研究途径。设计了一... Multiple-Input Multiple-Output(MIMO)是水下传感器网络(Underwater Sensor Networks,UWSNs)性能改进的重要技术。然而受水下通信条件限制,MIMO技术的实施存在极多障碍。协作MIMO为UWSNs实施MIMO通信提供了新的研究途径。设计了一种UWSNs网络协作MIMO通信方法,阐述了网络部署模型,多跳协作通信架构,协作MIMO能耗模型,网络性能仿真与优化算法,网络测试平台的开发和协作MIMO节点的试制,相关的实验仿真等内容。通过研究,期望验证水下传感器网络协作MIMO技术的可行性、合理性及有效性,为部署高速可靠UWSNs网络提供理论和技术支撑。 展开更多
关键词 水下传感器网络 协作通信 协作MIMO 水声通信
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基于骨架提取的水下传感器网络刚性定位判别研究 预览 被引量:6
3
作者 夏娜 王诗良 +2 位作者 郑榕 杜华争 徐朝农 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期589-601,共13页
水下传感器网络可用于海洋资源勘测、污染监测和战术监视等领域,已成为无线传感器网络方向的研究热点.在水下三维空间中如何对位置未知的节点进行可定位性判别,并实施有效定位,从而为水下监测应用提供位置信息是一个基础的关键问题.该... 水下传感器网络可用于海洋资源勘测、污染监测和战术监视等领域,已成为无线传感器网络方向的研究热点.在水下三维空间中如何对位置未知的节点进行可定位性判别,并实施有效定位,从而为水下监测应用提供位置信息是一个基础的关键问题.该文引入刚性图理论,提出了一种基于骨架提取的水下传感器网络刚性定位判别方法.该方法首先将水下传感器网络构建为无向图,然后通过"伪节点剔除"和"割边剔除"等策略提取具有全局刚性的子图,即网络的骨架,从而完成网络及节点可定位性的判别,最后利用层次分析法对可定位节点进行"定位可信度"综合排序,为定位计算提供指导和依据.大量仿真实验结果表明该方法在不同网络规模、节点密度和网络连通性情况下均具有较高的判别成功率和有效性. 展开更多
关键词 水下传感器网络 可定位性 骨架提取 刚性图理论 层次分析法
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水下传感器网络中的多路径路由技术研究 预览 被引量:1
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作者 王飞 王黎明 韩焱 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第12期24-26,30共4页
水下声信道是一种复杂信道,由于各方面因素影响,在数据传输过程中,水下传感器网络数据链路层会有可能产生随机中断.研究了一种虚拟汇聚节点的多路径水下传感器网络路由技术,在随机布设的传感器节点中选取了缓存节点,并创建了局部的汇聚... 水下声信道是一种复杂信道,由于各方面因素影响,在数据传输过程中,水下传感器网络数据链路层会有可能产生随机中断.研究了一种虚拟汇聚节点的多路径水下传感器网络路由技术,在随机布设的传感器节点中选取了缓存节点,并创建了局部的汇聚节点,通过多路径的路由技术,有效减少了网络吞吐率受链路中断的影响,并且避免了汇聚节点处的数据冲突.通过网络的冗余性,增强了网络稳定性、鲁棒性. 展开更多
关键词 水下传感器网络 虚拟汇聚节点 多路径路由 缓存节点 稳定性
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鱼群启发的水下传感器节点布置 预览 被引量:21
5
作者 夏娜 王长生 +1 位作者 郑榕 蒋建国 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期 295-302,共8页
水下传感器网络(Underwater sensor networks,UWSNs)可用于海洋资源勘测、污染监控和辅助导航等领域,已成为无线传感器网络方向的研究热点.在开放式复杂的水下环境中监测目标具有高动态和不确定的特点,节点如何根据环境和目标的变化... 水下传感器网络(Underwater sensor networks,UWSNs)可用于海洋资源勘测、污染监控和辅助导航等领域,已成为无线传感器网络方向的研究热点.在开放式复杂的水下环境中监测目标具有高动态和不确定的特点,节点如何根据环境和目标的变化自主调整位置,以达到对监测目标的优化覆盖是一个关键问题.本文描述了水下传感器节点布置问题,定义了性能评价指标"事件集覆盖效能",并提出了一种鱼群启发的水下传感器节点布置算法,通过模拟鱼群行为,并结合拥挤度控制,使节点自主趋向并覆盖事件,同时实现节点分布密度与事件分布密度相匹配.大量对比仿真实验结果表明该算法可以有效解决水下传感器节点布置问题,并具有复杂度低、计算量小、收敛速度快和分布式可实现的优点. 展开更多
关键词 水下传感器网络 节点布置 覆盖效能 鱼群 拥挤度
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基于深度路由的水下无线传感器网络性能分析 预览
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作者 刘景景 方曙东 +1 位作者 李春国 宋康 《宿州学院学报》 2019年第5期74-77,共4页
水下无线传感器网络通过声信号进行通信,路由算法采用深度路由协议,在深度路由协议的基础上,建立预期能量消耗和端对端延迟数学模型,评价水下无线传感器网络的性能。给出预期能量消耗和端对端延迟加权成本函数表达式,分析预期能量消耗... 水下无线传感器网络通过声信号进行通信,路由算法采用深度路由协议,在深度路由协议的基础上,建立预期能量消耗和端对端延迟数学模型,评价水下无线传感器网络的性能。给出预期能量消耗和端对端延迟加权成本函数表达式,分析预期能量消耗和端对端延迟,可以有效评估水下无线传感器网络参数性能,作为水下无线传感器网络参数优化配置设计的基础,能较好地平衡功率消耗与端对端延迟。 展开更多
关键词 深度路由协议 端对端延迟 能量消耗 水下无线传感器网络
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结合Chirp信号的单向广播机制水下无线传感器网络时间同步算法 预览
7
作者 金彦亮 姚彬 张晓帅 《上海大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2018年第6期877-887,共11页
水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks, UWSNs) 的时间同步主要面临两大挑战, 分别是水声传播时延较长和节点的移动性. 针对水下无线传感器网络时间同步问题, 提出了一种结合Chirp 信号的单向广播机制的跨层时间同步... 水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks, UWSNs) 的时间同步主要面临两大挑战, 分别是水声传播时延较长和节点的移动性. 针对水下无线传感器网络时间同步问题, 提出了一种结合Chirp 信号的单向广播机制的跨层时间同步(Chirp-based broadcasting time synchronization, CB-Sync) 算法. CB-Sync 算法在物理层利用Chirp 扩频信号的时钟频偏与相偏来减少因节点移动性带来的误差. 此外, CB-Sync 算法采用周期性的单向广播机制来同步邻居节点, 邻居节点根据收到的广播信息, 通过两次线性回归得到时钟的初始频偏与相偏, 最后利用最小梯度下降算法来减少多普勒频移带来的误差, 以提高最终的时间同步精度. 仿真实验结果表明, CB-Sync 算法具有更为高效的能量利用效率和时间同步精度. 展开更多
关键词 水下无线传感器网络(underwater wireless SENSOR networks UWSNs) 时间同步 广播机制 CHIRP
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固定节点3D网格部署的水下传感器网络分簇路由算法 预览 被引量:1
8
作者 王建平 左现刚 +1 位作者 胡孟杰 陈伟 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2017年第5期84-89,共6页
水下传感器网络是应用于水下通信的重要传感器网络技术。提出了基于固定节点3D网格部署的水下无线传感器网络分簇算法,设计了3D网格的编址和分簇方法,实现了基于地址分配的节点定位,构建了算法的能耗分析模型。采用MATLAB完成了算法的... 水下传感器网络是应用于水下通信的重要传感器网络技术。提出了基于固定节点3D网格部署的水下无线传感器网络分簇算法,设计了3D网格的编址和分簇方法,实现了基于地址分配的节点定位,构建了算法的能耗分析模型。采用MATLAB完成了算法的性能仿真,对比了DS-VBF、IAR和GEDAR 3个算法的平均数据传输延迟和网络生存时间(TTL)。实验结果表明,此算法的平均数据传输延迟较短,可明显提高UWSNS的生存时间。 展开更多
关键词 水下无线传感器网络(UWSNS) 声纳通信 3D网格 分簇算法 网络生存时间
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水下无线传感器网络定位算法综述 预览
9
作者 陈连顺 《数字技术与应用》 2017年第9期131-133,共3页
随着开发海洋资源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。在水下无线传感器网络技术中,定位技术作为重要组成部分之一扮演者十分重要的角色。本文以水下无线传感器网络节点的... 随着开发海洋资源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。在水下无线传感器网络技术中,定位技术作为重要组成部分之一扮演者十分重要的角色。本文以水下无线传感器网络节点的可移动性为切入点,从固定定位算法、移动定位算法以及混合定位算法三个类型介绍了几种典型的定位算法,最后,文章还对水下无线传感器网络定位算法的研究方向进行了总结和展望。 展开更多
关键词 水下无线传感器网络 定位算法 定位技术
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萤火虫模型在水下传感器网络时间同步中的新应用 预览
10
作者 金彦亮 方昌立 +1 位作者 张晓帅 姚彬 《上海大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2017年第5期647-657,共11页
时间同步是传感器网络的基本需求,但在复杂的水下环境中,水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks,UWSNs)的时间同步面临着两大挑战:长传播时延和节点的移动性.将萤火虫同步算法模型应用于水下,提出了水下萤火虫算... 时间同步是传感器网络的基本需求,但在复杂的水下环境中,水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks,UWSNs)的时间同步面临着两大挑战:长传播时延和节点的移动性.将萤火虫同步算法模型应用于水下,提出了水下萤火虫算法机制,利用其良好的相位补偿特点,结合新的动态分簇机制,有效地提高了同步效率,缩短了同步时间.同时,巧妙结合Chirp扩频信号具有较强抗多普勒能力的特点,进一步提高了水下无线传感器网络的同步精度.通过仿真实验,验证了水下萤火虫同步算法的优异性能. 展开更多
关键词 水下无线传感器网络 萤火虫模型 CHIRP信号 时间同步 多普勒效应
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UWSNs中基于深度的抑制空洞路由优化算法 预览
11
作者 潘永东 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第11期139-142,共4页
针对传统的水下无线传感器网络(UWSNs)的位置路由存在路由空洞问题,提出了基于深度的抑制空洞路由(DSVR)的UWSNs路由协议。DSVR协议通过融合跳数、物理距离和邻居数多个指标决策路由。为了提高通信可靠和缓解路由空洞,DSVR协议选择... 针对传统的水下无线传感器网络(UWSNs)的位置路由存在路由空洞问题,提出了基于深度的抑制空洞路由(DSVR)的UWSNs路由协议。DSVR协议通过融合跳数、物理距离和邻居数多个指标决策路由。为了提高通信可靠和缓解路由空洞,DSVR协议选择具有最小跳数路径、最少邻居数的节点作为下一跳转发节点。同时,DSVR协议利用定时器抑制冗余数据包。仿真结果表明:提出的DSVR协议能有效地提高数据包传递率,并降低端到端传输时延以及能耗。 展开更多
关键词 水下无线传感器网络 路由 空洞路由 能耗 深度
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基于洋流模型的水下传感器网络实时定位算法 预览 被引量:1
12
作者 晋泽炎 吕伟杰 刘丽萍 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第12期149-152,156共5页
针对近海监控领域内水下传感器网络的节点随着海洋运动具有流动性的问题,提出了基于洋流模型的水下传感器网络实时定位算法(RTLC)。利用洋流模型表示节点的运动模型消除流动性对定位造成的影响,成功模拟了节点在水中的移动速度。通过... 针对近海监控领域内水下传感器网络的节点随着海洋运动具有流动性的问题,提出了基于洋流模型的水下传感器网络实时定位算法(RTLC)。利用洋流模型表示节点的运动模型消除流动性对定位造成的影响,成功模拟了节点在水中的移动速度。通过卡尔曼预测方法结合观测值与估计值优化运动模型,使其更贴近节点运动规律。采用信息记录机制及列表更新机制保证信息的时效性从而提高了定位准确度。通过仿真分析,RTLC算法性能优于基于移动预测的大规模水下传感器网络可扩展定位算法(SLMP),具有较高的定位覆盖度,较低的平均定位误差及平均通信能耗。 展开更多
关键词 水下传感器网络 洋流模型 卡尔曼预测 实时定位
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UWSNs中基于压缩感知的移动数据收集方案 预览 被引量:1
13
作者 李鹏 王建新 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第5期49-51,63共4页
由于水下无线传感器网络(UWSNs)工作环境的特殊性,降低节点能耗和保证数据收集的实时性是至关重要的问题。提出一种基于压缩感知(CS)的移动数据收集方案。以DEBUC协议和CS理论为基础,簇内节点依据设计的稀疏测量矩阵决定是否参与压... 由于水下无线传感器网络(UWSNs)工作环境的特殊性,降低节点能耗和保证数据收集的实时性是至关重要的问题。提出一种基于压缩感知(CS)的移动数据收集方案。以DEBUC协议和CS理论为基础,簇内节点依据设计的稀疏测量矩阵决定是否参与压缩采样,并将获得的测量值传输至簇头。通过AUV的移动来收集各个簇头上的数据到数据中心,该问题被建模为带有邻域的旅行商问题,并提出了近似算法进行求解。在数据中心处利用CS重构算法进行数据重构。仿真实验结果表明:相比于已有的水下移动数据收集算法,该方案在保证数据收集可靠性的同时,降低了数据收集延时,延长了网络寿命。 展开更多
关键词 水下无线传感器网络 压缩感知 移动数据收集 测量矩阵 能耗 延时
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基于类二叉树的圆锥型UWSNs的研究 预览
14
作者 陈军 张长江 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第9期35-37,40共4页
针对水下无线传感器网络(UWSNs)能量损耗严重,节点分布不均匀无规律等现象,提出以各个水面浮标节点为顶点,构建一种圆锥型UWSNs信息网(传感器节点能根据能量大小而移动),并将其活跃节点与备选节点抽象成类二叉树结构,简化了拓扑控... 针对水下无线传感器网络(UWSNs)能量损耗严重,节点分布不均匀无规律等现象,提出以各个水面浮标节点为顶点,构建一种圆锥型UWSNs信息网(传感器节点能根据能量大小而移动),并将其活跃节点与备选节点抽象成类二叉树结构,简化了拓扑控制与路由传递。传感器节点采集信息后,能通过活跃节点沿着类二叉树的右节点传递到浮标节点。通过Matlab实现了算法的性能仿真测试,探讨了同样水深的层数为4,6,8的类二叉树数据包传递率,结果显示:层数越多,传递率越高;将6层类二叉树的圆锥型UWSNs算法和深层路由(DBR)算法进行比较,结果显示,该算法数据包传递率高,能耗低。 展开更多
关键词 水下无线传感器网络 二叉树结构 活跃节点 浮标节点
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一种水下无线传感器网络节点的三维部署算法 预览 被引量:1
15
作者 赵敏华 李玲燕 +2 位作者 赵坤 李莉 康燕妮 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第12期138-141,145共5页
从水环境监测的应用需求出发,提出了水下空间节点三维部署的目标和约束条件。同时,为了解决在三层水下无线传感器网络结构模型下,节点稀疏部署后,网络存在的能耗不均衡问题,提出一种非均匀简单立方格节点部署算法。该算法结合节点水声... 从水环境监测的应用需求出发,提出了水下空间节点三维部署的目标和约束条件。同时,为了解决在三层水下无线传感器网络结构模型下,节点稀疏部署后,网络存在的能耗不均衡问题,提出一种非均匀简单立方格节点部署算法。该算法结合节点水声通信能耗模型,通过增加各层节点数目和调整节点间通信距离来控制节点能耗。从网络的生存时间和网络的能量消耗两方面对算法进行了分析和仿真,结果表明:本算法可以在保证网络覆盖要求的前提下,控制节点部署的密度,均衡节点的能量消耗,延长网络寿命。 展开更多
关键词 水下无线传感器网络 部署 简单立方格 通信能耗模型 网络寿命
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一种集中式水下无线传感器网跨层调度协议 预览
16
作者 黄长斌 郑兴旺 +2 位作者 高玲 杨光松 郑佳春 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第10期121-124,共4页
分析了水下无线传感器网络(WSNs)中单链路发射功率和距离与频率的关系,提出一种跨层的集中式调度方法,AP(access point)在网络中通过广播信标的形式收集估计各节点的时延和距离信息,在MAC层考虑水下链路延迟特点,对各链路进行调度... 分析了水下无线传感器网络(WSNs)中单链路发射功率和距离与频率的关系,提出一种跨层的集中式调度方法,AP(access point)在网络中通过广播信标的形式收集估计各节点的时延和距离信息,在MAC层考虑水下链路延迟特点,对各链路进行调度减少冲突;节点在物理层通过自适应地改变节点发射功率和发射频率,减少能耗.仿真结果表明:所提方案在节省系统能量消耗的同时,能够减少碰撞,提高系统吞吐量. 展开更多
关键词 水下无线传感网络 集中调度 跨层 节能
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