基于水下传感器网络的AUV通信算法研究
随着世界各国海洋开发和海洋军事领域的飞速发展，水下传感器网络成为一个新的研究热点，它主要应用于对水下传感器网络所覆盖的区域进行中长期的水下预警、目标检测、海洋水文环境要素监测等，其广阔的应用前景，引起了学术界和军事界的高度重视。
与无线电传输不同，海洋水声信道的带宽非常有限，其传输速度要比无线电信号低5个数量级，信号的强度受距离和频率的影响较大；另外，水下传感器网络中的节点都是由电池供电的，限制了网络的生存期。水下传感器网络的这些特性决定了需要采用短距离多跳的方式进行数据传输。但是，多跳方式对于水下传感器网络中移动通信问题，会产生移动对象逃离消息现象，造成消息发送失败。因此，如何能使网络中的移动节点即水下自主探测器AUV，实现与网络中其它节点的正常通信，是本文的研究重点。
本文分析了传统网络中的移动通信机制，并对当前国内外已经提出的移动通信算法进行了比较。针对动态三维水下传感器网络通信结构，本文在追踪法和注册法的基础上，引入代理节点的思想，提出了基于链式代理节点的消息传送机制，AUV每次移动到新位置都会选择离它最近的基站作为代理节点，由此形成一条描述AUV移动轨迹的代理节点的链式结构。在此算法的基础上给出了代理节点链式结构的更新算法以及基于推模式的寻址机制。此外，本文根据网络中移动AUV之间的不同位置关系，对移动AUV之间的通信问题给出了三种解决方案；同时，利用代理节点作为信息中继，实现了移动AUV与地面工作站的多跳通信算法，拓展了地面工作站与水下AUV之间的通信范围。
本文对以上提出的算法进行了理论分析和仿真验证。针对拉模式、传统推模式和本文提出的算法，从移动对象的移动性对消息命中率、消息传输延迟、网络能量损耗三方面的影响进行了仿真试验。仿真结果表明，本文提出的基于链式代理节点的推模式算法，在大多数网络环境中_的网络开销均小于传统推模式，并且可以得到更小的网络延时，支持实时消息传递。另外，本文给出的推模式性能优于拉模式的临界条件，对今后的相关研究工作和网络中消息发送模式的选择具有一定的借鉴和指导意义。
水下传感器网络;移动通信;海洋水声信道;无线电传输;海洋水文环境
中国海洋大学
硕士
计算机应用技术
郭忠文
2006
中文
TP212
67
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）