一种能量均衡的水下无线传感器网络覆盖空洞修补方法

1

作者 闫雒恒 皇甫中民 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第3期33-41,共9页

针对现有水下无线传感器网络空洞修补方法需要空洞边界探测、通信和计算开销大、覆盖率和能量均衡性差、水下环境模型过于理想化等问题,考虑水底地形复杂,且通常存在较大障碍物等环境因素,建立了基于能量的节点之间、区域边界、零能量... 针对现有水下无线传感器网络空洞修补方法需要空洞边界探测、通信和计算开销大、覆盖率和能量均衡性差、水下环境模型过于理想化等问题,考虑水底地形复杂,且通常存在较大障碍物等环境因素,建立了基于能量的节点之间、区域边界、零能量空洞、低能量覆盖洞、水底地形及障碍物作用力等多维度的虚拟力模型,提出了基于上述虚拟力模型和能量均衡的空洞修补算法。该算法不需要精确的空洞边界探测,对水下复杂地形和不同环境具有良好的适应性和鲁棒性。此外,提出的对低能量节点、低能量覆盖洞冗余修补的策略,显著提高了修补后网络能量分布的均衡性,减少了因低能量节点的能量很快耗尽而出现新的覆盖空洞的频率,减少了空洞修补频次,降低了网络维护成本。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 覆盖控制 空洞修补 虚拟力 能量均衡

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基于水下无线传感器网络的深度神经网络模型定位研究

2

作者 李泽山 《重庆科技大学学报(自然科学版)》 2024年第6期72-79,共8页

水下介质定位系统主要依靠锚节点对水下信道或目标进行模拟,对部署于水下的无线传感器性能要求较高。为进一步优化水下介质定位系统,建立了基于水下无线传感器网络的深度神经网络模型,分析影响定位精度的各项重要因素和指标,如信道变异... 水下介质定位系统主要依靠锚节点对水下信道或目标进行模拟,对部署于水下的无线传感器性能要求较高。为进一步优化水下介质定位系统,建立了基于水下无线传感器网络的深度神经网络模型,分析影响定位精度的各项重要因素和指标,如信道变异性、接收机噪声水平、神经网络神经元数目,以及接收到的声信号功率利用率与协方差等。研究结果表明,当信道变异性较小时,最能体现深度神经网络的有效性。 展开更多

关键词 水下无线传感器 深度神经网络 变异性 神经元 功率利用率 协方差 自由定位

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水下无线传感器网络 被引量：26

3

作者 王静 陈建峰 +1 位作者 张立杰 黄建国 《声学技术》 CSCD 2009年第1期89-95,共7页

水下无线传感器网络是一种包括声、磁场、静电场等的物理网络,它在海洋数据采集、污染预测、远洋开采、海洋监测等方面取得了广泛的应用,将在未来的海军作战中发挥重要的优势。描述了水下无线传感器网络的研究现状,给出了几种典型的水... 水下无线传感器网络是一种包括声、磁场、静电场等的物理网络,它在海洋数据采集、污染预测、远洋开采、海洋监测等方面取得了广泛的应用,将在未来的海军作战中发挥重要的优势。描述了水下无线传感器网络的研究现状,给出了几种典型的水下无线传感器网络的体系结构,并针对水下应用的特点,分析了水下无线传感器网络设计中面临的节点定位、传感器网络能量、目标定位等诸多难题,最后根据应用需求提出了水下无线传感器网络研究的重点。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 能量 定位

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基于Parzen窗的水下无线传感器网络目标定位方法 被引量：10

4

作者 庞菲菲 张群飞 +2 位作者 史文涛 韩晶 孟庆微 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期45-50,共6页

水声通道复杂多变,使得水下无线传感器网络中节点出现失效的情况,影响了多节点的目标定位性能。为解决这一问题,该文提出一种基于Parzen窗的方位交线定位方法。该方法利用Parzen窗分析所有交点的分布特征,估计目标可能出现在某个位置的... 水声通道复杂多变,使得水下无线传感器网络中节点出现失效的情况,影响了多节点的目标定位性能。为解决这一问题,该文提出一种基于Parzen窗的方位交线定位方法。该方法利用Parzen窗分析所有交点的分布特征,估计目标可能出现在某个位置的概率,将概率最大值对应的点作为目标的估计位置。由于概率分布是非线性、多峰值的,采用带有惯性权重的粒子群算法去求解。仿真实验结果表明,所提方法能够在节点失效的情况下获得较高的目标定位性能,具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 目标定位 方位交线方法 PARZEN窗

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基于蚁群的水下无线传感器网络能量路由协议 被引量：9

5

作者 蒋华 蔡振海 王鑫 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2017年第8期12-16,共5页

针对水下无线传感器网络能量供应及生命周期的不足,在分簇路由协议的基础上提出了一种均衡节点能耗,延长网络生命周期的路由协议算法.该协议将蚁群算法用于水下无线传感器网络的路由优化中,在数据传输时找到最优的路径,达到节约簇头节... 针对水下无线传感器网络能量供应及生命周期的不足,在分簇路由协议的基础上提出了一种均衡节点能耗,延长网络生命周期的路由协议算法.该协议将蚁群算法用于水下无线传感器网络的路由优化中,在数据传输时找到最优的路径,达到节约簇头节点能量,延长整个网络生命周期的目的.同时,在簇头选举时,优化簇头选举策略,均衡簇头能量消耗.仿真结果表明,该协议有效的延长了网络生命周期,节省了网络节点能量,提高了传输效率. 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 蚁群算法 能量高效 非均匀分簇 路由选择

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基于满Steiner树问题的水下无线传感器网络拓扑愈合算法研究 被引量：11

6

作者 刘林峰 刘业 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第9期30-37,45,共9页

建立了水下无线传感器网络模型,对拓扑愈合问题进行了形式化描述,该问题最终映射到数学上的满Steiner树问题。针对满Steiner树问题设计了一种近似的拓扑愈合算法,通过把自移动节点迁移至合适位置,不仅使拓扑得以愈合,还能够改善时延和... 建立了水下无线传感器网络模型,对拓扑愈合问题进行了形式化描述,该问题最终映射到数学上的满Steiner树问题。针对满Steiner树问题设计了一种近似的拓扑愈合算法,通过把自移动节点迁移至合适位置,不仅使拓扑得以愈合,还能够改善时延和能耗指标。仿真实验结果表明,该算法能愈合通信拓扑至较优状态,降低了传输时延和能耗,并能有效地延长水下传感器网络生命期。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 满Steiner树 拓扑愈合 多目标优化

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基于归零神经动力学的水下无线传感器网络节点测距定位方法 被引量：11

7

作者 杜秀娟 王丽娟 +1 位作者 刘静萍 金龙 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期177-185,共9页

从时变角度对基于到达角度(AoA)和到达时间差(TDoA)测距算法的水下无线传感器网络(UWSN)节点定位问题进行建模,提出了一种归零神经动力学模型来求解该定位问题并对所提模型进行了收敛性分析。通过对节点定位进行计算机仿真,验证了所提... 从时变角度对基于到达角度(AoA)和到达时间差(TDoA)测距算法的水下无线传感器网络(UWSN)节点定位问题进行建模,提出了一种归零神经动力学模型来求解该定位问题并对所提模型进行了收敛性分析。通过对节点定位进行计算机仿真,验证了所提模型在精度和移动定位稳健性方面的有效性。此外,利用青海湖实验床在湖试过程中收集的位置坐标对节点进行定位,验证了所提模型对实际应用场景具有潜在的适用性。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 节点定位 归零神经动力学 测距定位

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水下无线传感器网络能力分析与评估方法 被引量：2

8

作者 韦正现 宋敏 +1 位作者 印桂生 王红滨 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1531-1538,共8页

水下无线传感器网络(underwater wireless sensor network,UWSN)综合能力受到传感器能量消耗、探测半径以及网络拓扑等复杂因素影响,为了应对UWSN综合能力评估的挑战性难题,分析了UWSN综合能力与影响参数之间的关系。将UWSN综合能力划... 水下无线传感器网络(underwater wireless sensor network,UWSN)综合能力受到传感器能量消耗、探测半径以及网络拓扑等复杂因素影响,为了应对UWSN综合能力评估的挑战性难题,分析了UWSN综合能力与影响参数之间的关系。将UWSN综合能力划分为覆盖能力、连通能力、耐久能力和快速反应能力4个方面,将影响参数划分为约束参数、设备参数和组网参数,提出了覆盖能力、连通能力、耐久能力和快速反应能力的度量模型及UWSN综合能力评估过程模型,实现通过优化调整组网参数,使网络在不同任务和环境下具有优越的整体性能通过仿真平台和仿真试验,结果表明提出模型能较客观计算UWSN的综合能力。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 覆盖 连通 耐久 快速反应 评估 约束参数 设备参数 组网

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年轮式水下无线传感器网络节点深度自调节优化部署方法 被引量：8

9

作者 闫雒恒 贺昱曜 《微电子学与计算机》 2021年第10期49-56,共8页

为提高水下无线传感器网络覆盖率,同时解决因通信能量消耗不均衡而造成网络无法正常使用的问题,本文提出一种“年轮式”水下无线传感器网络节点深度自部署算法.采取年轮式构建网络的以Sink节点为根节点的非均匀全连通树结构;在计算节点... 为提高水下无线传感器网络覆盖率,同时解决因通信能量消耗不均衡而造成网络无法正常使用的问题,本文提出一种“年轮式”水下无线传感器网络节点深度自部署算法.采取年轮式构建网络的以Sink节点为根节点的非均匀全连通树结构;在计算节点下潜深度时,构建基于覆盖利用率和能量均衡的优化模型,实现针对基准节点的全局最优深度计算.仿真实验结果表明,本文部署方法形成的网络拓扑结构,不但在确保全连通的前提下提升了网络覆盖率,而且有效均衡不同区域网络能耗,提高了后期使用网络的可靠性,有效延长了网络寿命. 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 深度自调节 节点部署 覆盖率 能量均衡 年轮式

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水下无线传感器网络抗恶意干扰技术应用及研究进展 被引量：7

10

作者 孙海信 何崇林 +2 位作者 王俊峰 陈镕杰 邓训彬 《水下无人系统学报》 2023年第1期128-142,共15页

水下无线传感器网络(UWSNs)越来越广泛地应用于海洋开发等领域,但其水声通信信道的开放性导致UWSNs容易受到水下的各类恶意干扰,各类通信抗干扰技术可有效提高UWSNs的通信可靠性。文中首先介绍了通信抗干扰技术的发展历程及其国内外发... 水下无线传感器网络(UWSNs)越来越广泛地应用于海洋开发等领域,但其水声通信信道的开放性导致UWSNs容易受到水下的各类恶意干扰,各类通信抗干扰技术可有效提高UWSNs的通信可靠性。文中首先介绍了通信抗干扰技术的发展历程及其国内外发展现状,并对通信抗干扰技术的发展规律进行分析;其次分析了UWSNs中通信抗干扰的关键技术以及技术需求,最后对UWSNs通信抗干扰技术的发展应用进行了展望。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 水声通信 抗干扰

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水下无线传感器网络定位技术综述 被引量：7

11

作者 姚西 《现代电子技术》 2013年第7期11-15,18,共6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。水下定位技术是水下传感器网络关键性支撑技术。为了对水下定位技术进行深入研究,采用分类总结的方法对目前已有的水下... 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。水下定位技术是水下传感器网络关键性支撑技术。为了对水下定位技术进行深入研究,采用分类总结的方法对目前已有的水下定位技术按类别进行了阐述,比较了它们的优缺点,讨论了这些技术适用的应用场景。最后对水下定位的发展趋势做出了展望。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 水下定位技术 集中式定位算法 分布式定位算法

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水下无线传感器网通信技术初探 被引量：4

12

作者 吴承治 《现代传输》 2015年第1期8-17,共10页

本文描述了水下无线传感器网的通信要求,分析了各种基本的物理承载,包括声波通信、电磁波通信和光波通信技术的优点和局限。重点讨论了水下无线传感器网的工程对策和网络挑战。最后,针对潜航器网络应用,讨论了声波和光波混合的通信技术。

关键词 水下无线传感器网 声波通信 电磁波通信 光波通信 混合无绳遥控潜航器 自主潜航器

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水下无线传感器网络中一种安全定位算法 被引量：3

13

作者 王帅 《中国新通信》 2008年第3期69-73,共5页

提出一种基于阵列传输结构的无线传感器网络安全定位算法(USA)。该算法主要解决水下无线传感器网络(UWSN)面临的一些安全威胁问题。以提高无线传感器网络安全性,特别是位置信息的安全性为设计目标。利用节点协作形成的阵列作为天线阵列... 提出一种基于阵列传输结构的无线传感器网络安全定位算法(USA)。该算法主要解决水下无线传感器网络(UWSN)面临的一些安全威胁问题。以提高无线传感器网络安全性,特别是位置信息的安全性为设计目标。利用节点协作形成的阵列作为天线阵列进行相互通信,在不增加额外硬件成本的同时,还获得阵列天线给无线传感器网络带来的优势,如减小多径效应、提高接收端的信噪比、增加系统容量等。USA算法基于这种阵列结构使网络得到很高安全特性,特别是,对Wormhole攻击具有非常好的抵御性能。仿真实验证明该算法的有效性。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 天线阵列 安全算法

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水下无线传感器网络自适应转发协议 被引量：3

14

作者 王庆文 刘刚 +3 位作者 李智 戚茜 史浩山 蒋毅 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期165-170,共6页

针对水下传感器网络延时长、网络拓扑动态变化的问题,提出一种三维水下无线传感器网络自适应转发协议AFP(adaptive forwarding protocol)。AFP采用自适应方法获得转发概率与转发区域,让转发区域内与上一跳转发节点距离相对远,且与上一... 针对水下传感器网络延时长、网络拓扑动态变化的问题,提出一种三维水下无线传感器网络自适应转发协议AFP(adaptive forwarding protocol)。AFP采用自适应方法获得转发概率与转发区域,让转发区域内与上一跳转发节点距离相对远,且与上一跳节点与目的节点的矢量方向相对近的节点以高概率转发分组,从而减少了转播冗余和冲突,提高了转播效率。应用NS-2仿真软件对协议的性能进行仿真,仿真结果表明:与VBF协议相比,AFP提高了分组投递率、减少了端对端延迟,证明了AFP在水下无线传感器网络环境下工作的可行性和有效性。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 三维 转发协议 有效性 路由协议 广播 时延

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基于节点休眠的水下无线传感器网络覆盖保持分簇算法 被引量：13

15

作者 刁鹏飞 王艳娇 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1101-1107,共7页

为有效延长水下无线传感器网络的生命周期、保持网络覆盖率,该文提出一种基于节点休眠的覆盖保持分簇算法。首先计算网络节点的覆盖冗余度,并对覆盖冗余度高的节点执行休眠策略,然后以网络覆盖率及节点能耗均衡性为目标,采用多目标算法... 为有效延长水下无线传感器网络的生命周期、保持网络覆盖率,该文提出一种基于节点休眠的覆盖保持分簇算法。首先计算网络节点的覆盖冗余度,并对覆盖冗余度高的节点执行休眠策略,然后以网络覆盖率及节点能耗均衡性为目标,采用多目标算法进行求解,再利用TOPSIS法从非支配解集中选出较优解,当有节点死亡时,通过唤醒策略保持网络覆盖率。仿真结果表明,与目前较好的网络规划算法相比,该文算法能够更好地降低网络能耗,延长网络生命周期并保持网络对环境的覆盖率。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 多目标优化 节点休眠 TOPSIS

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基于预约的数据队列水下无线传感器网络MAC协议 被引量：4

16

作者 钱良芳 张森林 刘妹琴 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期691-696,共6页

为了有效地减少水声信道冲突提高网络吞吐量,提出基于预约的数据队列水下无线传感器网络MAC协议.该协议在数据传输前设置了信道预约周期与预约确认周期,利用RTS-CTS握手过程完成信道的预约、确认与数据传输的排序工作.当全部预约得到确... 为了有效地减少水声信道冲突提高网络吞吐量,提出基于预约的数据队列水下无线传感器网络MAC协议.该协议在数据传输前设置了信道预约周期与预约确认周期,利用RTS-CTS握手过程完成信道的预约、确认与数据传输的排序工作.当全部预约得到确认后,所有发送端按事先排好的顺序以接龙的方式传输数据队列,完成多对节点间的数据传输任务.这些方法降低了节点的平均预约时间,减少了节点发送数据的等待时间,有效提高了网络吞吐量.仿真实验结果表明,当网络负载较高时,该协议能够较大程度地减少控制包开销,提高网络吞吐量. 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 媒体接入控制 预约 数据队列 吞吐量

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水下无线传感器网络DBR路由协议研究 被引量：6

17

作者 黄芬 陈名松 《电视技术》 北大核心 2012年第13期74-77,共4页

DBR(Depth Based Routing)协议是水下无线传感器网络中第一个基于深度信息的路由协议。分析了水下无线传感器网络中DBR路由协议特性,详细阐述了DBR协议中的网络拓扑结构、数据转发机制及其存在的一些问题。并简单介绍了目前有关DBR的改... DBR(Depth Based Routing)协议是水下无线传感器网络中第一个基于深度信息的路由协议。分析了水下无线传感器网络中DBR路由协议特性,详细阐述了DBR协议中的网络拓扑结构、数据转发机制及其存在的一些问题。并简单介绍了目前有关DBR的改进路由协议。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 网络结构 基于深度的路由协议 路由空洞

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水下无线传感器网络智能路由算法综述 被引量：1

18

作者 贲可荣 王斌 +1 位作者 林海涛 左名久 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2022年第6期1-6,共6页

水下无线传感器网络的传输环境复杂,传输路由构建困难。智能路由算法是指基于人工智能算法实现的路由构建的方法,能够提升水下无线传感器网络通信的综合性能。因此,综述了基于强化学习、启发式学习、模糊逻辑和神经网络等实现水下无线... 水下无线传感器网络的传输环境复杂,传输路由构建困难。智能路由算法是指基于人工智能算法实现的路由构建的方法,能够提升水下无线传感器网络通信的综合性能。因此,综述了基于强化学习、启发式学习、模糊逻辑和神经网络等实现水下无线传感器网络智能路由的算法模型,分析比较了智能路由算法性能,给出了智能路由算法设计建议,并结合水下环境特点和关键技术发展,提出了水下无线传感器网络智能路由算法研究的主要挑战与发展趋势。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 智能路由算法 强化学习 启发式学习 模糊逻辑 神经网络

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水下无线传感器网络目标跟踪低复杂度节点行径策略 被引量：1

19

作者 柳兆峰 万海东 张强 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2017年第9期42-45,共4页

针对水下无线传感器网络节点选择"组合爆炸"的问题,研究了低计算复杂度节点选择问题。首先,在量化量测的条件下推导了后验克拉美罗下界(PCRLB)与节点位置的关系,为节点选择提供了准则;然后,将GBFOS算法、贪心算法和随机算法... 针对水下无线传感器网络节点选择"组合爆炸"的问题,研究了低计算复杂度节点选择问题。首先,在量化量测的条件下推导了后验克拉美罗下界(PCRLB)与节点位置的关系,为节点选择提供了准则;然后,将GBFOS算法、贪心算法和随机算法与推导的PCRLB相结合,设计了低计算复杂度的节点选择策略。实验结果表明,GBFOS算法和贪心算法可以在保持跟踪性能不退化的情况下,大幅度降低计算复杂度,非常适合解决密集水下网络节点选择问题。此外,还将GBFOS算法应用到非理想信道条件下节点选择问题,实验结果显示考虑非理想信道的影响可以大幅提高跟踪性能。 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 后验克拉美罗下界 GBFOS算法 贪心算法 节点选择

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水下无线传感器网络中的安全问题研究 被引量：1

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作者 曹策策 纪仟仟 +2 位作者 宋娇 张书景 陈嘉兴 《信息安全研究》 2018年第3期270-275,共6页

近几年来,水下无线传感器网络作为一种新型的网络模式被广泛应用于海洋探索、监测和保护中.水下无线传感器网络由大量部署在监测区域内的微型传感器节点、静态或动态水下机器人组成,它们通常使用声信道进行通信.由于声通信信道传输速率... 近几年来,水下无线传感器网络作为一种新型的网络模式被广泛应用于海洋探索、监测和保护中.水下无线传感器网络由大量部署在监测区域内的微型传感器节点、静态或动态水下机器人组成,它们通常使用声信道进行通信.由于声通信信道传输速率低、误码率高、高延时和信道窄的独特特性,使得水下无线传感器网络特别容易受到一些恶意攻击.此外,在这些应用中需要考虑的一个基本问题就是安全问题.主要阐述了水下无线传感器网络的安全要求,分析了水下无线传感器网络的安全现状及应对方法,并提出了一些尚待解决的安全问题. 展开更多

关键词 水下无线传感器网络 声信道特性 安全问题 路由协议 网络特性

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