检索结果-内蒙古大学图书馆

应用科技 2025年第1期52卷 131-139页

作者：齐迪叶方杨紫涵李一兵哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001 先进船舶通信与信息技术工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

为了实现水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks,UWSNs)的能量均衡分簇并延长网络寿命,提出了一种基于鲸鱼算法优化二型模糊逻辑(type-2 fuzzy logic,T2FL)系统的分簇路由算法。该算法利用二型模糊逻辑系统分析节点... 详细信息

为了实现水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks,UWSNs)的能量均衡分簇并延长网络寿命,提出了一种基于鲸鱼算法优化二型模糊逻辑(type-2 fuzzy logic,T2FL)系统的分簇路由算法。该算法利用二型模糊逻辑系统分析节点剩余能量、邻近节点数量以及与基站的距离,指导簇头的选取。为解决传统推理规则易导致首轮节点过早死亡的问题,本文引入基于首个节点死亡轮次的适应度函数,利用鲸鱼算法优化模糊逻辑推理规则,延长首个节点死亡的轮次。此外,采用簇头共存的入簇机制并对簇头的通信半径加以限制,进一步延长了网络寿命。实验结果表明,相较于低功耗自适应集簇分层型协议(low-energy adaptive clustering hierarchy,LEACH)算法、轮转式LEACH(reliable LEACH,R-LEACH)算法和能量高效LEACH(energy efficient LEACH,EE-LEACH)算法,本文算法显著降低了每轮节点剩余能量方差,延长了网络寿命。

关键词：水下无线传感网络水下路由模糊逻辑簇头选举入簇机制鲸鱼算法群智能优化网络寿命

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水下无线传感网络路由性能参数研究

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科技资讯 2014年第26期12卷 6-7页

作者：刘小明淮海工学院信息中心江苏连云港222005

水下无线传感网络通信不同与基于电磁波通信的无线传感网络;文章分析了水下通信信号的特征,并与陆地无线传感网络进行比较,并详细描述在水下无线传感网络路由传输中,评价路由通信性能的参数,并对这些参数进行了详细的解释。

关键词：水下无线传感网络通信性能跳数

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海洋水下无线传感网络资源准确探测仿真研究

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计算机仿真 2017年第7期34卷 260-263页

作者：钟新梅西南石油大学电气信息学院四川成都610500

对海洋水下无线传感网络资源进行准确探测,可以提高资源的利用率。在进行资源探测时,应获取节点资源重要度贡献矩阵的映射规则,得到关键节点在其所在区域的相对探测概率,组建关键节点探测概率模型,完成节点所对应的资源探测,传统方法通... 详细信息

对海洋水下无线传感网络资源进行准确探测,可以提高资源的利用率。在进行资源探测时,应获取节点资源重要度贡献矩阵的映射规则,得到关键节点在其所在区域的相对探测概率,组建关键节点探测概率模型,完成节点所对应的资源探测,传统方法通过形成资源漏洞关系库,对海洋水下无线传感网络资源进行探测,但是无法获得节点资源重要度贡献矩阵的映射规则,不能计算关键节点在所在区域的相对探测概率,降低了资源探测的准确性。提出一种基于重要度评价的海洋水下无线传感网络资源准确探测方法。将无线传感网络中任意两个节点间最大值定义为网络的直径,计算网络中各个节点对之间距离倒数和的平均值,构建节点资源重要度贡献矩阵,给出矩阵的映射规则,获取节点间的关联性,得到关键节点在所在区域的相对风险概率,组建关键节点探测概率模型,计算出网络关键节点探测概率与其影响函数的乘积,利用计算的结果完成海洋水下无线传感网络资源准确探测,仿真结果表明,所提方法探测精确度高,为海底资源开采等应用提供了有效的依据。

关键词：水下无线传感网络关键节点资源探测

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基于AUV的水下无线传感网络覆盖及定位算法研究

基于AUV的水下无线传感网络覆盖及定位算法研究

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作者：孙彦红燕山大学

学位级别：硕士

随着陆地资源的枯竭,开发海洋资源迫在眉睫,水下无线传感网络可广泛应用于海洋环境监测、资源勘探、海上救援及水下数据采集等,因此成为了目前研究的热点。而水下节点定位是水下无线传感器网络应用于海洋的前提基础,由于AUV安全智能且... 详细信息

随着陆地资源的枯竭,开发海洋资源迫在眉睫,水下无线传感网络可广泛应用于海洋环境监测、资源勘探、海上救援及水下数据采集等,因此成为了目前研究的热点。而水下节点定位是水下无线传感器网络应用于海洋的前提基础,由于AUV安全智能且活动范围广,使得基于AUV的水下无线传感网络研究越发备受关注,因此对水下节点定位特别是基于AUV的水下节点定位研究具有实际意义。而AUV对节点定位首先要实现AUV对节点的通信覆盖,且定位过程中节点间时钟异步及能耗问题也不容忽视。本文针对AUV对节点的覆盖及考虑时钟异步和能耗的定位问题展开研究,本文的具体研究如下:首先,为了更好地解决AUV对节点的覆盖问题,改进了一种智能粒子群算法。针对量子粒子群搜索能力弱且易陷入局部最优的问题。将量子计算应用于量子粒子群中,并将Levy飞行加入到粒子更新公式中,加大粒子的搜索范围。为不破坏粒子的寻优结果,在粒子变异中引入柯西因子,增加种群的多样性。其次,为AUV更有效的覆盖节点,本文将改进的混合量子粒子群算法应用于水下覆盖中,提出了一种基于改进混合量子粒子群的AUV覆盖算法。本文将0-1圆盘感知模型应用于AUV覆盖节点中,确定传感器节点是否在AUV通信范围内。与此同时确定满足覆盖要求节点的个数,利用改进的混合量子粒子群算法求解覆盖节点集的最大值。最后,在完成AUV对节点覆盖的基础上,对节点进行定位研究。考虑到节点自身振荡器导致的节点间时钟不同步问题,提出一种时钟非线性的同步机制。通过节点发送接收信息的时间戳以及声源信号水平角和俯仰角,求解时钟漂移和时钟倾斜。完成节点间时钟同步后测出两者间距离。在测距后利用边框定界确定节点存在的区域,进而将区域进行网格划分,在网格点上计算目标函数,最终确定节点位置。

关键词：水下无线传感网络节点覆盖量子粒子群时钟同步节点定位

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基于水下无线传感网络的目标精确跟踪算法研究

基于水下无线传感网络的目标精确跟踪算法研究

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作者：蒋秋梅燕山大学

学位级别：硕士

海洋面积辽阔、资源丰富,是未来人类可持续发展的重要空间。基于水下无线传感网络的目标跟踪作为海洋开发的关键技术之一,具有重要的研究意义。传感器节点对目标提供测量,但水下节点能量和带宽有限,造成节点测量和传输的目标信息量有限... 详细信息

海洋面积辽阔、资源丰富,是未来人类可持续发展的重要空间。基于水下无线传感网络的目标跟踪作为海洋开发的关键技术之一,具有重要的研究意义。传感器节点对目标提供测量,但水下节点能量和带宽有限,造成节点测量和传输的目标信息量有限,导致目标跟踪精度降低。此外,水下声速变化、噪声干扰等因素造成目标信息测量误差,影响目标跟踪精度。本文针对上述问题,研究了基于水下无线传感网络的目标精确跟踪算法。首先,针对目标跟踪节点能量有限问题,提出了基于等梯度声速剖面的目标跟踪节点选择算法。首先采用等梯度声速剖面测量模型修正测量误差,然后构建基于等梯度声速剖面的节点信息量评价指标,选择信息量最大的节点组合跟踪目标,在降低能耗的同时提高目标跟踪精度。仿真结果表明,该算法在目标跟踪节点数量相同的情况下,提高了目标跟踪精度。其次,针对目标跟踪节点带宽有限问题,提出了基于矩阵遗传的目标跟踪信息传输比特分配算法。首先将节点比特分配方案构建为种群矩阵,然后采用量化测量模型计算量化测量值的信息量,最后利用矩阵遗传算法搜索信息量最大的目标跟踪信息比特分配方案,降低跟踪误差。仿真结果表明,该算法在传输比特相同的情况下,提高了目标跟踪精度。最后,针对目标跟踪节点测量值中蕴含的目标状态信息量差异问题,提出了基于信息量差异的双层加权无迹卡尔曼目标跟踪算法。首先根据信息量给节点测量值分配权值,然后使用加权测量值修正目标先验状态表征粒子的权值,充分挖掘测量值中的信息修正目标状态。仿真结果表明,该算法提高了目标跟踪鲁棒性和精度。

关键词：水下无线传感网络目标跟踪节点选择声速剖面比特分配无迹卡尔曼滤波

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基于竞争与非竞争融合的自适应水水下无线传感器网络MAC协议研究

基于竞争与非竞争融合的自适应水水下无线传感器网络MAC协议研究

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作者：张紫薇青岛科技大学

学位级别：硕士

由于在海洋探测、石油开采和数据采集等方面的广泛应用，水下无线传感器网络（underwater wireless sensor networks，UWSN）引起人们的密切关注。媒体接入控制（media access control，MAC）协议是设计水下无线传感器网络的核心问题之... 详细信息

由于在海洋探测、石油开采和数据采集等方面的广泛应用，水下无线传感器网络（underwater wireless sensor networks，UWSN）引起人们的密切关注。媒体接入控制（media access control，MAC）协议是设计水下无线传感器网络的核心问题之一，合理高效的MAC协议对水下无线传感器网络的发展尤为重要。因此，本文对水下无线传感器网络MAC协议展开研究，分别针对动态变化的网络负载和半静态时隙分配导致的吞吐量下降问题，提出了两个适用于水下环境的混合MAC协议，并进行了性能分析和仿真实验。论文主要完成以下几个方面的相关工作：　　（1）针对动态变化的网络负载，设计了一种基于负载的时隙分配水下无线传感器网络混合MAC协议LBTSA（load-based time slot allocation）。LBTSA很好地将TDMA（time division multiple access）和CSMA/CA（carrier sense multiple access/collision avoidance）融合在一起。LBTSA根据负载选择时隙分配方案。然后，基于从节点的优先级和最优退避次数，主节点选择最优接入方式。这样不仅可以很好地适应网络负载的变化，而且可以最大化网络吞吐量。　　（2）针对半静态时隙分配导致的吞吐量下降问题，设计了一种基于队列长度的动态时隙分配水下无线传感器网络混合MAC协议DTSA（dynamic time slot allocation）。DTSA将TDMA和CSMA/CA相结合。该协议可以根据从节点的队列长度动态地给从节点分配时隙，以实现时隙分配的自适应。这样不仅可以避免信道利用不充分问题，还可以最大化网络吞吐量。　　本文提出的LBTSA和DTSA主要用于解决网络负载动态变化和半静态时隙分配导致的吞吐量下降问题。经过仿真证明LBTSA的总吞吐量相比TDMA提高了8％，比CSMA/CA提高了45%;LBTSA的吞吐量比HCR（a hybrid mac protocol using channel reservation）提高了21%，比H-MAC（hybrid MAC）提高了115%;端到端时延相比HCR降低了60%，比H-MAC降低了87%。LBTSA可以获得更高的吞吐量和更低的时延。经过仿真证明，DTSA总吞吐量相比HCR提高了16%，相比H-MAC提高了47%。因此DTSA优于未加时隙分配方案的混合MAC协议。

关键词：水下无线传感网络 MAC协议时隙分配队列长度

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基于强化学习的水下无线传感器网络优化算法研究

基于强化学习的水下无线传感器网络优化算法研究

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作者：付一凡哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在水下无线传感器网络通信过程中,通信性能会受到诸多因素的影响,如:强噪声干扰、复杂多变的信道环境以及传感器节点的能量有限等,这一系列问题都会导致水下无线传感器网络的通信性能下降。水下无线传感器网络物理层的自适应问题与网络... 详细信息

在水下无线传感器网络通信过程中,通信性能会受到诸多因素的影响,如:强噪声干扰、复杂多变的信道环境以及传感器节点的能量有限等,这一系列问题都会导致水下无线传感器网络的通信性能下降。水下无线传感器网络物理层的自适应问题与网络层的路由决策问题都可以表述为马尔可夫决策过程,因此可以利用强化学习算法来解决上述问题,设计相关网络优化算法来提高网络的通信性能。首先,介绍了水下无线传感器网络的协议栈,常见的网络拓扑结构。介绍了水声通信自适应调制技术以及传统基于阈值划分的自适应调制算法。阐述了强化学习相关理论,从理论上初步印证了强化学习算法可以应用于水下无线传感器网络优化算法中。其次,针对物理层的自适应调制算法进行算法优化。介绍了基于强化学习的自适应调制系统,并分别介绍了基于Q-learning与SARSA的两种自适应调制算法方案,然后针对已提出的三种自适应调制算法中低维状态值无法精准表征信道状态的问题,本文提出一种基于DQN的自适应调制算法方案。接着利用实测的北极声速剖面数据仿真建立信道集,通过改变收发位置来模拟二维、三维水下无线传感器网络通信,并基于此进行四种自适应调制算法性能仿真验证,仿真结果表明,在模拟的二维、三维水下无线传感器网络通信模式下,本文基于DQN的自适应调制算法相较于另外三种自适应算法至少有着2.74%的性能提升。同时依据松花江通信实验数据验证了即使在小数量信道集的情况下,本文算法性能仍有至少1%的性能提升。最后,针对网络层的深度路由算法进行算法优化。为进一步延长网络生命周期,本文提出一种基于Q-learning的水下无线传感器网络节能深度路由算法QEEDBR,QEEDBR算法综合考虑节点深度、节点剩余能量以及二跳节点数三方面信息,减少网络热点、网络多路径传输、节点绕行、节点空洞等现象。通过仿真确定QEEDBR算法的最优参数,后通过仿真实验分析算法性能。仿真实验表明,相对于DBR与EEDBR算法,本文提出的QEEDBR算法在网络包投递率、网络端到端时延两方面有着不俗的表现。同时QEEDBR算法可以有效地提升网络生命周期,当网络节点数为20时,性能分别提升了25.85%和12.98%,且随着节点数的增多,提升比例会进一步增大。

关键词：水下无线传感网络强化学习自适应调制算法深度路由算法

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基于竞争与非竞争融合的自适应水下无线传感器网络MAC协议研究

基于竞争与非竞争融合的自适应水下无线传感器网络MAC协议研究

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作者：张紫薇青岛科技大学

学位级别：硕士

由于在海洋探测、石油开采和数据采集等方面的广泛应用,水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks,UWSN)引起人们的密切关注。媒体接入控制(media access control,MAC)协议是设计水下无线传感器网络的核心问题之一,合理... 详细信息

由于在海洋探测、石油开采和数据采集等方面的广泛应用,水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks,UWSN)引起人们的密切关注。媒体接入控制(media access control,MAC)协议是设计水下无线传感器网络的核心问题之一,合理高效的MAC协议对水下无线传感器网络的发展尤为重要。因此,本文对水下无线传感器网络MAC协议展开研究,分别针对动态变化的网络负载和半静态时隙分配导致的吞吐量下降问题,提出了两个适用于水下环境的混合MAC协议,并进行了性能分析和仿真实验。论文主要完成以下几个方面的相关工作:(1)针对动态变化的网络负载,设计了一种基于负载的时隙分配水下无线传感器网络混合MAC协议LBTSA(load-based time slot allocation)。LBTSA很好地将TDMA(time division multiple access)和CSMA/CA(carrier sense multiple access/collision avoidance)融合在一起。LBTSA根据负载选择时隙分配方案。然后,基于从节点的优先级和最优退避次数,主节点选择最优接入方式。这样不仅可以很好地适应网络负载的变化,而且可以最大化网络吞吐量。(2)针对半静态时隙分配导致的吞吐量下降问题,设计了一种基于队列长度的动态时隙分配水下无线传感器网络混合MAC协议DTSA(dynamic time slot allocation)。DTSA将TDMA和CSMA/CA相结合。该协议可以根据从节点的队列长度动态地给从节点分配时隙,以实现时隙分配的自适应。这样不仅可以避免信道利用不充分问题,还可以最大化网络吞吐量。本文提出的LBTSA和DTSA主要用于解决网络负载动态变化和半静态时隙分配导致的吞吐量下降问题。经过仿真证明LBTSA的总吞吐量相比TDMA提高了8%,比CSMA/CA提高了45%;LBTSA的吞吐量比HCR(a hybrid mac protocol using channel reservation)提高了21%,比H-MAC(hybrid MAC)提高了115%;端到端时延相比HCR降低了60%,比H-MAC降低了87%。LBTSA可以获得更高的吞吐量和更低的时延。经过仿真证明,DTSA总吞吐量相比HCR提高了16%,相比H-MAC提高了47%。因此DTSA优于未加时隙分配方案的混合MAC协议。

关键词：水下无线传感网络 MAC协议时隙分配队列长度

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考虑锚节点位置不确定的水下目标定位算法研究

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 67-73页

作者：闫敬张婷尤康林商志刚杨晛罗小元燕山大学电气工程学院秦皇岛 066099 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨 150001

考虑时钟异步和声波分层效应的影响,该文研究了当测量过程受到未知噪声干扰,且锚节点位置不确定时水下目标节点的定位问题.首先构造了水下节点间飞行时间模型,设计了一种交互式异步通信协议,建立了最小化定位误差的优化目标函数.然后提... 详细信息

考虑时钟异步和声波分层效应的影响,该文研究了当测量过程受到未知噪声干扰,且锚节点位置不确定时水下目标节点的定位问题.首先构造了水下节点间飞行时间模型,设计了一种交互式异步通信协议,建立了最小化定位误差的优化目标函数.然后提出了一种基于深度强化学习的水下目标定位算法,并采用层归一化来改进深度神经网络,进一步提高模型的泛化能力.最后,仿真和实验结果验证所提方法的有效性.

关键词：水下无线传感网络定位锚节点不确定深度强化学习

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非理想水声信道下微弱信号分布式量化检测

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信号处理 2023年第7期39卷 1203-1213页

作者：毛琳琳鄢社锋中国科学院声学研究所中国科学院大学

分布式水声无线探测网是实现远程水下目标探测的有效途径，而其中的首要任务是进行水下分布式检测。针对水声传输传播时延大、可用带宽窄，无法实现水声阵列采集原始数据实时传输的限制，以及现有分布式量化检测方法在低信噪比下性能不... 详细信息

分布式水声无线探测网是实现远程水下目标探测的有效途径，而其中的首要任务是进行水下分布式检测。针对水声传输传播时延大、可用带宽窄，无法实现水声阵列采集原始数据实时传输的限制，以及现有分布式量化检测方法在低信噪比下性能不佳的问题，提出了非理想信道下基于局部最大势检验的多比特量化检测方法。首先，结合水声信道衰落特性与编码信道传输差错特点，建立了非理想信道下水下无线传感网络弱信号检测模型，并将其转化为渐近单边假设检验问题；其次，推导了基于多比特量化的局部最大势检测方法，并对该方法的虚警概率和检测概率进行了理论分析；然后，构造了非理想信道下基于局部最大势检验的多比特量化阈值优化问题，分析了量化带来的检测性能损失；最后，通过仿真实验验证了所提方法及相关理论分析的有效性。

关键词：水下无线传感网络目标探测分布式检测多比特量化局部最大势检验

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