發(fā)布時(shí)間：2021-11-13 21:26

　　社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,使得陸地上資源已漸漸無法滿足人們的需要,更多的精力與目光轉(zhuǎn)向了海洋。海洋作為地球面積的主體部分,擁有龐大而豐富的資源,同時(shí)世界局勢的變化使得海上對抗變?yōu)楦髡c國家之間角逐的主要方式,因此對水聲傳感網(wǎng)絡(luò)的研究日漸火熱。本文首先闡述了研究內(nèi)容的背景與意義,介紹了水聲傳感網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)并簡要概括了其應(yīng)用與挑戰(zhàn),指出水下無人巡航器（AUV,Autonomous Underwater Vehicle）引入水聲傳感網(wǎng)絡(luò)后結(jié)合使用對網(wǎng)絡(luò)性能的提升,同時(shí)給出國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。之后,介紹了AUV系統(tǒng)組成、所擁有功能以及使用領(lǐng)域,指出其應(yīng)用的多樣性與靈活性。同時(shí),給出最短路徑搜索理論與凸優(yōu)化技術(shù)簡介,說明了其在軌跡規(guī)劃中的應(yīng)用。在完成基礎(chǔ)理論闡述后,第三章分析了水聲傳感網(wǎng)絡(luò)中AUV的中繼性能,建立了AUV在水聲網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行中繼通信的系統(tǒng)模型與信道模型,利用理論分析得出了中繼過程中斷概率閉式表達(dá)式,并以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)出AUV相對于節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)化中繼位置,同時(shí)給出了穩(wěn)定位置下通信兩階段優(yōu)化的信息傳輸速率比例,最后以仿真驗(yàn)證了AUV中繼對水下通信性能的改善。隨后,第四章中,在中繼分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了AU... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

SNR與中斷概率

及相應(yīng)通信性能的具體分析，結(jié)合仿真驗(yàn)證，我們可以得到以下的結(jié)論：1、引入 AUV 進(jìn)行中繼通信可以有效的提升通信效率。在不同的情況下，我們繼策略方案對比傳統(tǒng)的通信方式都有著明顯的性能改善，尤其在高速率的情況下效著。2、不同的信息發(fā)射功率比例情況下，最優(yōu)的中繼位置隨著兩個(gè)通信階段的信息速率比例變化而變化。在兩個(gè)階段功率相同的情況下，處于水下節(jié)點(diǎn) A 與水面浮標(biāo)線中心的位置擁有最好的通信質(zhì)量。3、按一定規(guī)律調(diào)節(jié)發(fā)射功率可以改善信息傳輸質(zhì)量。4、在 AUV 位置及發(fā)射功率穩(wěn)定的情況下，調(diào)整兩階段的信息傳輸速率會(huì)對中率產(chǎn)生影響。可以根據(jù) AUV 位置確定兩階段信息傳輸速率比例，使得中斷概率最優(yōu)5、在不連續(xù)通信的情況下，我們可以根據(jù) AUV 的位置判斷是否需要對水下節(jié) 進(jìn)行中繼，當(dāng)與兩者距離超過一定界限時(shí)，放棄對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中繼。

圖 4-3 距離能耗關(guān)系曲線在完成第一步的首個(gè)節(jié)點(diǎn)懸停點(diǎn)搜尋之后，對于第二個(gè)水下傳感器節(jié)點(diǎn)，就以求出前一個(gè)懸停點(diǎn)為起點(diǎn)，結(jié)合下個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，確定新的航向角θ，與上述相的過程，求出運(yùn)動(dòng)距離與對應(yīng)的懸停點(diǎn)坐標(biāo)，將懸停點(diǎn)作為初始化坐標(biāo)繼續(xù)搜尋，依類推，直到對所有的節(jié)點(diǎn)收集完畢，回到終點(diǎn)，即可規(guī)劃出一條完整的 AUV 航行軌。這里因?yàn)榭紤] AUV 的懸停能量，因此為了節(jié)省能耗以及簡化模型，AUV 在懸停點(diǎn)需停留完整的時(shí)隙時(shí)間，只需收集完節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)即可移動(dòng)尋找下一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。同時(shí)放 AUV 的能量限制，假定 AUV 在確定周期內(nèi)擁有充足能量可完成節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。因此，由上述分析可以，以優(yōu)化降低數(shù)據(jù)采集總能量為目標(biāo)的 AUV 軌跡規(guī)劃主要驟如下：、 在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，對于已知坐標(biāo)位置的 n 個(gè)水下節(jié)點(diǎn)，確定 AUV 出發(fā)點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)，利用合適的最短路徑搜索算法，將節(jié)點(diǎn)順序排序。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]典型城市路網(wǎng)中最短路徑算法研究及實(shí)現(xiàn)[D]. 王世明.山東大學(xué) 2012



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