發(fā)布時(shí)間：2020-04-06 16:04

【摘要】：蛙人、水下機(jī)器人和水下傳感器等人員和設(shè)備在海洋中的監(jiān)測(cè)偵察、資源開(kāi)發(fā)和海洋考古等領(lǐng)域有著重要的作用。為了使蛙人和水下設(shè)備能夠安全、高效地協(xié)作執(zhí)行任務(wù),可以采用具有通信速率快、隱秘性高和能耗低等特點(diǎn)的水下無(wú)線光通信技術(shù)。鄰居發(fā)現(xiàn)是多個(gè)節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)通信的重要前提,需要能快速地建立通信鏈路。本文研究了水下三維環(huán)境中的鄰居發(fā)現(xiàn)方法,目的是保障蛙人協(xié)作、多設(shè)備節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)等場(chǎng)景中鄰居發(fā)現(xiàn)過(guò)程的可靠性、穩(wěn)定性和高效性。本文的研究?jī)?nèi)容具體如下:(1)基于無(wú)線光水下傳輸特性設(shè)計(jì)了半球形通信節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu),并在該結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上研究了基于握手交互信息的鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議,可以在不依靠外部定位信息的情況下發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)。并且針對(duì)蛙人在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下通信鏈路容易中斷的問(wèn)題,研究了通信鏈路的跟蹤保持方法。仿真結(jié)果表明,在合理選擇節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)參數(shù)的條件下,研究的鄰居發(fā)現(xiàn)方法能有效發(fā)現(xiàn)水下鄰居節(jié)點(diǎn)并建立通信鏈路,通信鏈路跟蹤保持方法也能顯著地降低通信鏈路中斷次數(shù),提高通信鏈路性能。(2)分析了在水下多節(jié)點(diǎn)鄰居發(fā)現(xiàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題,將令牌機(jī)制和隨機(jī)退避機(jī)制的鄰居發(fā)現(xiàn)方法相結(jié)合,研究了水下無(wú)線光多令牌隨機(jī)退避(Multi-Tokens Random Backoff,MTRB)鄰居發(fā)現(xiàn)方法,并對(duì)該方法進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和全面的數(shù)值仿真。結(jié)果表明,節(jié)點(diǎn)密度、令牌個(gè)數(shù)和信息發(fā)送概率等參數(shù)都會(huì)對(duì)MTRB鄰居發(fā)現(xiàn)方法性能產(chǎn)生影響。在參數(shù)選擇較為合適時(shí),MTRB鄰居發(fā)現(xiàn)方法完成鄰居發(fā)現(xiàn)的效率比單一令牌和純隨機(jī)退避方法提高了50%左右,說(shuō)明MTRB方法在信道沖突概率與信道利用率間取得了較好的平衡。綜上所述,本文在提出的水下無(wú)線光通信節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上研究了對(duì)應(yīng)的蛙人協(xié)作鄰居發(fā)現(xiàn)方法和通信鏈路的跟蹤保持方法,并針對(duì)水下多個(gè)人員和設(shè)備組網(wǎng)通信的場(chǎng)景研究了高效率的多節(jié)點(diǎn)鄰居發(fā)現(xiàn)方法,能夠在水下無(wú)線光通信中快速和可靠地完成鄰居發(fā)現(xiàn)過(guò)程。
【圖文】：

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文數(shù)；sC 和lC 分別表示小型和大型粒子的濃度。其中， ( )w 、0( )s 和 ( )ol 的計(jì)算如公式(2-8)所示[30]： 4.3221.70.30.005826 400 /1.1513 400 /0.341 400 /wsl (2-8)由于水對(duì)不同波長(zhǎng)無(wú)線光的吸收和散射作用各不相同[75]，根據(jù)公式(2-6)和公式(2-7)對(duì)不同波長(zhǎng)在不同 CC條件下的吸收和散射進(jìn)行了仿真分析。如圖 2-2 所示為不同 Cc下的吸收系數(shù)與波長(zhǎng)的關(guān)系，圖 2-3 為不同 Cc下的散射系數(shù)與波長(zhǎng)的關(guān)系。

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文數(shù)；sC 和lC 分別表示小型和大型粒子的濃度。其中， ( )w 、0( )s 和 ( )ol 的計(jì)算如公式(2-8)所示[30]： 4.3221.70.30.005826 400 /1.1513 400 /0.341 400 /wsl (2-8)由于水對(duì)不同波長(zhǎng)無(wú)線光的吸收和散射作用各不相同[75]，根據(jù)公式(2-6)和公式(2-7)對(duì)不同波長(zhǎng)在不同 CC條件下的吸收和散射進(jìn)行了仿真分析。如圖 2-2 所示為不同 Cc下的吸收系數(shù)與波長(zhǎng)的關(guān)系，圖 2-3 為不同 Cc下的散射系數(shù)與波長(zhǎng)的關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.1

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本文編號(hào)：2616727