發(fā)布時間：2017-05-24 01:00

  本文關(guān)鍵詞：水下傳感網(wǎng)絡(luò)同步機制的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這種由傳感器、微處理器和無線通信接口組成的采集數(shù)據(jù)、融合處理和通信為一體的網(wǎng)絡(luò),在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生醫(yī)療、空間探索等領(lǐng)域都已經(jīng)顯示出了廣闊的應(yīng)用場景,引起了許多國家學術(shù)界和工業(yè)界的高度重視,成為當前國際上備受關(guān)注的研究熱點。時鐘同步是無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的重要理論研究方向,對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。但在水下無線傳感網(wǎng)絡(luò)中,由于水聲通信導(dǎo)致了傳播延時大,網(wǎng)絡(luò)部署差異,節(jié)點移動性等因素,使得絕大部分陸地上的時鐘同步無法移植于水下。論文以此為研究背景,對水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步算法進行研究。本文詳細地分析了時鐘同步技術(shù)的原理和現(xiàn)狀,總結(jié)了水下無線傳感網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)和限制,再結(jié)合傳統(tǒng)的陸地螢火蟲同步機制,提出了螢火蟲水下同步擴展方案,并通過大量的仿真對算法進行了驗證和優(yōu)化。本論文主要取得如下的研究成果:(1)基于螢火蟲同步機制算法中的相位變化,提出了MS模型下的盲區(qū)和緩沖區(qū)兩種相位區(qū)間,盲區(qū)是以忽略此區(qū)間內(nèi)的信號接收來減小信號反射對自身同步的干擾,緩沖區(qū)則以將落入此區(qū)間的同步信號做激發(fā)處理來應(yīng)對信號過激的情況,并提出了基于相位的動態(tài)分簇,通過仿真表明改進后的算法不僅提高了同步的成功率,并且更適合應(yīng)用在水下傳感網(wǎng)。(2)聲傳播導(dǎo)致了水下網(wǎng)絡(luò)的高傳播延時和延時易變,本文對此種情況下的水下螢火蟲同步進行了研究。首先通過距離計算得出其他節(jié)點的真實信號發(fā)射時間,依此對本節(jié)點的相位做出正確的相位調(diào)整;另外節(jié)點采取基于浮標和錨的雙向固定技術(shù)控制其游動范圍,限制了延時數(shù)值的變化范圍,從而該同步算法機制適用于水下無線傳感網(wǎng)等資源受限的高延遲網(wǎng)絡(luò)。并針對現(xiàn)有算法中環(huán)境模擬的不足,加入了海水聲速模型和水流流動模型,驗證了算法在更真實的水下環(huán)境中具備可實施性和抗干擾性。(3)最后本文提出了一種基于正反向耦合的新型同步算法機制,利用相位功能分區(qū)使得相位跳變方向隨區(qū)間而變化,通過一系列仿真表明同步精度更準、效率更高,使得水下螢火蟲同步算法更加完善,更有實施性和擴展性。本文的研究工作對水下螢火蟲同步方案面臨的主要挑戰(zhàn)進行了分析,分別提出了相應(yīng)的解決方案,有一定的理論意義和實際應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：水下傳感器網(wǎng)絡(luò) 螢火蟲同步 長延時 正反向耦合
【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.3
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 課題研究的背景和意義12-16
• 1.1.1 研究背景12-15
• 1.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2 論文的研究內(nèi)容及安排16-19
• 1.2.1 研究內(nèi)容和主要工作16-18
• 1.2.2 論文的結(jié)構(gòu)安排18-19
• 第二章 水下傳感器網(wǎng)絡(luò)同步方案19-33
• 2.1 傳統(tǒng)水下傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)19-22
• 2.2 傳統(tǒng)水下傳感網(wǎng)絡(luò)同步機制22-26
• 2.2.1 TSHL同步機制22-23
• 2.2.2 MU-Sync同步機制23
• 2.2.3 Mobi-Sync同步機制23-24
• 2.2.4 D-Sync同步機制24-25
• 2.2.5 DA-Sync同步機制25-26
• 2.3 水下同步機制比較26-27
• 2.4 螢火蟲同步方案27-31
• 2.4.1 螢火蟲同步模型28-29
• 2.4.2 RFA同步算法29-30
• 2.4.3 同步時域不應(yīng)期30-31
• 2.5 螢火蟲水下同步的主要需求31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第三章 水下螢火蟲同步創(chuàng)新模型33-48
• 3.1 相位盲區(qū)(blind area)33-37
• 3.1.1 陸地螢火蟲同步相位盲區(qū)33-35
• 3.1.2 水下同步相位盲區(qū)35-37
• 3.2 相位緩沖區(qū)(buffer area)37-42
• 3.2.1 算法模型37-39
• 3.2.2 仿真結(jié)果及分析39-42
• 3.3 動態(tài)分簇同步42-47
• 3.3.1 優(yōu)化系統(tǒng)模型43-44
• 3.3.2 分簇初始階段44-45
• 3.3.3 簇內(nèi)同步45
• 3.3.4 簇間同步45-46
• 3.3.5 實驗仿真結(jié)果及分析46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 UWSN螢火蟲同步算法應(yīng)用與優(yōu)化48-73
• 4.1 螢火蟲算法的抗長延時性48-53
• 4.1.1 水下傳播延時估計48-49
• 4.1.2 長延時下的螢火蟲同步49-51
• 4.1.3 仿真結(jié)果與分析51-53
• 4.2 螢火蟲算法的抗延時易變性53-60
• 4.2.1 傳統(tǒng)節(jié)點部署方案53-54
• 4.2.2 基于海平面和海底固定節(jié)點部署54-55
• 4.2.3 繩索牽引下的節(jié)點固定技術(shù)55-57
• 4.2.4 節(jié)點移動性引起同步抖動57-60
• 4.3 海水聲速對延遲的影響60-63
• 4.3.1 水聲聲速的易變性60-61
• 4.3.2 仿真結(jié)果與分析61-63
• 4.4 加入水流模型的螢火蟲同步63-66
• 4.4.1 水流運動模型63-64
• 4.4.2 仿真結(jié)果及分析64-66
• 4.5 基于脈沖耦合振蕩器的水下算法優(yōu)化66-72
• 4.5.1 脈沖耦合振蕩器中的負耦合現(xiàn)象66-67
• 4.5.2 正反向耦合水下螢火蟲同步67-70
• 4.5.3 仿真結(jié)果與分析70-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-75
• 5.1 總結(jié)73-74
• 5.2 展望74-75
• 參考文獻75-78
• 作者在攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的論文78-79
• 作者在攻讀碩士學位期間所作的項目79-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張娜;王新宏;;寬帶水聲信號傳播損失分析[J];國外電子測量技術(shù);2010年01期

2 洪鋒;張玉亮;楊博真;郭瑛;郭忠文;;水下傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步技術(shù)綜述[J];電子學報;2013年05期

  本文關(guān)鍵詞：水下傳感網(wǎng)絡(luò)同步機制的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：389448