【摘要】：海洋與人類的生活息息相關(guān),隨著陸地資源的不斷減少,海洋資源的開發(fā)成為了一個研究熱點,并加快了海洋物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。其中,節(jié)點定位是一個關(guān)鍵技術(shù),因為在海洋物聯(lián)網(wǎng)中只有已知節(jié)點的位置,這些節(jié)點采集的信息才有意義。但是,獨特的水下環(huán)境決定了陸地物聯(lián)網(wǎng)定位算法無法直接應(yīng)用到海洋物聯(lián)網(wǎng)中。因此,對于海洋物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位算法的研究意義重大且刻不容緩。目前,大部分的水下定位算法都沒有考慮海洋物聯(lián)網(wǎng)多信源的特點以及待定位節(jié)點的移動性問題。在復(fù)雜的海洋環(huán)境中,節(jié)點多樣化、無法精確部署且無時無刻不在受洋流潮汐的影響而發(fā)生移動。另外,水下聲學(xué)通信是一個高度時變的系統(tǒng),比空中的無線電信道復(fù)雜得多。這就加大了多信源海洋物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位的難度和誤差,限制了海洋物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)的發(fā)展。本文主要針對以上問題提出了基于移動受限信標(biāo)的定位算法(Mobility-constrained Beacon based Localization Algorithm,簡稱MCB)、基于能量感知的定位算法(Energy-aware Localization Algorithm,簡稱ELA)、受限浮動水下節(jié)點定位算法(Restricted Floating Localization,簡稱RFL)。MCB包括二維定位算法(Mobility-constrained Beacon based Localization Algorithm in 2D,MCB-2D)和三維定位算法(Mobility-constrained Beacon based Localization Algorithm in 3D,MCB-3D)。MCB-2D和MCB-3D算法無需知道信標(biāo)節(jié)點的確切位置,只需知道錨的位置和信標(biāo)節(jié)點的移動范圍便可利用節(jié)點間的幾何關(guān)系對未知節(jié)點進(jìn)行定位,從而解決了信標(biāo)節(jié)點因洋流的作用發(fā)生移動無法精確定位的問題。ELA算法將具有準(zhǔn)確位置信息的船舶作為信標(biāo),解決信標(biāo)部署問題,并根據(jù)能量傳播衰減和節(jié)點距離之間的關(guān)系,將水下節(jié)點的移動規(guī)律引入計算,來解決節(jié)點之間信號傳輸?shù)牟环�(wěn)定而產(chǎn)生的精確性問題。RFL算法是利用船舶作為信標(biāo)節(jié)點進(jìn)行輔助定位,減少了資源的消耗,降低了成本。以上算法都是根據(jù)多信源海洋物聯(lián)網(wǎng)的特點,將信標(biāo)節(jié)點的多樣性應(yīng)用到定位算法中,解決了海洋物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點無法精確部署以及移動的問題,并簡化了計算過程、提高了算法的可行性。我們用MATLAB軟件對上述算法進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果證明:本文提出的三種定位算法在很大程度上提高了節(jié)點定位的精度,減少了網(wǎng)絡(luò)定位的誤差率,且在海洋物聯(lián)網(wǎng)中具有很好的實用性。
【圖文】：

算法聯(lián)網(wǎng)定位算法最終要得到的就是已知位置的度，再選用特定的定位算法進(jìn)行計算，因此，，四種方案做一下介紹：基于信號的到達(dá)信號之間的到達(dá)時間差 TDOA(Time Different 角度 AOA(Angle of Arrival)[49]、信號的接收dicator)[50]四種方案。案如圖 2-1 所示，是在全網(wǎng)時間同步的基礎(chǔ)上點接收到信號的時間差值來計算的。假設(shè)節(jié)點到信號是 t2，水聲的傳播速度是 v，采用：S v （ t1-t2）點之間的距離 S。

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文環(huán)境中時間同步非常困難，因此 TDOA 測距方案是 2-2 所示。TDOA 不需時間同步，只需根據(jù)信號之間有水聲信號和無線電波信號收發(fā)器，節(jié)點在某一時間另外一個節(jié)點在時間 t1 收到一種速率的信號，在時兩種信號的速率分別為 v1 和 v2，v1>v2。v1-v2v1v2t2-t1S（）
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.44;TN929.5;P756.6

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本文編號：2662910