【摘 要】
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水下无线传感器网络(Underwater Wireless Sensor Network,UWSN)可用于海洋学数据收集、污染监测、近海探测、灾难防御以及协助海军进行战术跟踪等领域。与其他水下探测工具
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水下无线传感器网络(Underwater Wireless Sensor Network,UWSN)可用于海洋学数据收集、污染监测、近海探测、灾难防御以及协助海军进行战术跟踪等领域。与其他水下探测工具相比,UWSN节点成本低,体积小,适合大范围部署进行长时间监测,因此越来越受到国内外众多研究机构和企业关注。UWSN中确定每个传感器节点自身位置十分重要,计算节点自身位置的过程称为自定位。UWSN中的数据通常与节点所处位置相关,例如,记录当前发生的事件,跟踪移动目标或者监视某个地区的物理环境情况等。
本文通过研究现有的水下节点自定位算法并指出其优缺点,针对原始算法因采用单跳定位方式导致在锚节点极其稀疏的情况定位困难的缺点,结合现有两跳定位算法的优点,提出一种适用于大规模部署的水下无线节点自定位算法:相交环两跳定位算法(IR2H)。通过详细叙述该算法的思想和实现细节,本文设计了基于IR2H的水下节点自定位协议,并编写C++代码将该协议实现为网络仿真模拟平台NS2的一个新模块,进行仿真实验对该协议的定位效果进行检验。在分析实验结果数据的基础上,说明IR2H算法与原有算法相比具有较高的有效定位率以及较低的平均定位误差。
为了提高定位精度,通过研究多种定位算法在节点自定位过程的误差积累和传递现象,对测距误差和定位误差进行估算,提出定位信息准确度的概念。节点根据信息准确度优化定位信息选择,并在此基础上提出定位误差抑制算法,节点采用该抑制算法计算自身位置,从而提高自身定位精度,抑制定位误差的积累和传递。通过将定位误差抑制算法加入到各种定位算法的C++源代码中,重新进行NS2仿真结果表明,在保证通信开销以及定位耗时无明显变化的前提下,带误差抑制的定位算法能提高定位率,从而提高了整体定位精度。
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