發(fā)布時間：2021-04-09 02:45

　　隨著世界各國對海洋的越發(fā)重視,近年來對海洋相關(guān)研究與應(yīng)用的規(guī)模不斷增加,海洋中的水下信息成為各類研究、應(yīng)用的基礎(chǔ),因此如何獲取水下信息是各類應(yīng)用的關(guān)鍵問題。由于水下特殊環(huán)境的限制,無線電信號衰減嚴重,傳統(tǒng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無法直接應(yīng)用于水下,而基于水聲監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進行海洋信息獲取的方法成為了良好的選擇。本文在傳統(tǒng)水聲監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,考慮通過部署水下自主機器人（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）獲取傳感器收集的信息,代替原網(wǎng)關(guān)節(jié)點的作用,從而降低了系統(tǒng)組網(wǎng)的復(fù)雜度,提高了系統(tǒng)的可靠性和魯棒性。因此如何在水下復(fù)雜嚴苛的環(huán)境下實現(xiàn)高效AUV的任務(wù)分配,通過水聲監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)獲取海洋信息,是本文研究的主要問題。首先,介紹了本文考慮的水聲監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)模型,并對海洋環(huán)境中的信道噪聲特性等系統(tǒng)相關(guān)影響因素進行分析。同時介紹了傳統(tǒng)的序貫決策模型及無休止臂（Restless bandit problem,RBP）模型的相關(guān)參數(shù)、結(jié)構(gòu)等,并討論了該模型的求解問題。其次,介紹了基于RBP模型對本文AUV任務(wù)分配系統(tǒng)的模型構(gòu)建。針對水下通信信道質(zhì)量時變性高、影響大的特性,考慮將信道質(zhì)量狀... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

風(fēng)速與淺海噪聲譜級關(guān)系圖

其對應(yīng)離散時刻 t 進程 i 中傳感器節(jié)點的 i ，其中元素再分別對應(yīng)信道質(zhì)量狀態(tài)變化。若子矩陣 具1,1 1,,,1 ,sci jsc sc scl ll l p 的元素具體為 11 i, | , , ,i ig,k t t il xc j k xc i g p i j l g k ，態(tài)變化為 1|i it tc k c g 。由此可計算得出進程 i 新的狀態(tài)轉(zhuǎn)可得進程 i 未被系統(tǒng)觀測，即 2ia 時的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣 2：2 2i i iP P L 計算新的回報值矩陣為： 1 1RR i,g r i d gi R, g D 示進程對應(yīng)的傳感器節(jié)點回報值， d g 對應(yīng)信道質(zhì)量回報值時刻未被觀測時的回報值矩陣 2RR s ,sc。此外，系統(tǒng)的折扣因 1。此時，具體的AUV 任務(wù)分配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖 3-1

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2RR' 5 5 8 8 ，RR' 3 3 9 9此即為不考慮通信信道的對應(yīng) RBP 系統(tǒng)進程模型。同理計算出系統(tǒng)中其他系統(tǒng)進程的模型，可以得到對應(yīng)的 RBP 系統(tǒng)模型P 。此處假設(shè)上述建立的信道質(zhì)量變化的模型是準確的，體現(xiàn)了實際信道狀態(tài)的變化，因此可以進行相關(guān)驗證。依據(jù)上述建立 2 個的 RBP 模型 P 和P 求解，設(shè)定不同的參數(shù) M 和 ，可求出對應(yīng)的 AUV 分配策略1 1 和 '。假設(shè)信道質(zhì)量的實際狀態(tài)變化符合上述建立的 RBP模型變化條件，在此背景下應(yīng)用上述不同的分配策略，對比分配策略 的性能。值得注意的是，由于 AUV 分配策略直接影響了系統(tǒng)獲得的累計回報值，因此可以將系統(tǒng)獲得的累計回報值作為參數(shù)，通過分別計算不同 AUV 分配策略產(chǎn)生的回報值進行對比。最終得出系統(tǒng)累計回報值的比較結(jié)果如下圖 3-4 和圖 3-5 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]海洋信息獲取、傳輸、處理及融合前沿研究評述[J]. 徐文,鄢社鋒,季飛,陳景東,張杰,趙航芳,陳戈,吳永清,余華,張歆,許肖梅,陳惠芳.  中國科學(xué):信息科學(xué). 2016(08)
[2]面向海洋監(jiān)測的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位算法[J]. 陳秋麗,何明,王琰,陳希亮,王立輝.  計算機科學(xué). 2015(02)
[3]水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真實驗的方法研究[J]. 王彪,陳艷.  實驗科學(xué)與技術(shù). 2013(06)
[4]水聲傳感網(wǎng)MAC協(xié)議綜述[J]. 周密,崔勇,徐興福,楊旭寧.  計算機科學(xué). 2011(09)
[5]水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)及其在海洋監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J]. 劉敏,惠力,楊立,楊書凱.  山東科學(xué). 2010(02)

碩士論文
[1]超聲波傳播特性及其測試裝置研究[D]. 楊玉杰.中國計量學(xué)院 2015



本文編號：3126757