基于信号到达时间的多跳水声传感器网络定位研究

In this proposal, we will analyze and optimize the performance of localization accuracy, localization coverage, localizability, and localization packet transmission to overcome the limitation of the existing researches of underwater acoustic sensor networks. Based on the analytical results, a series of underwater localization techniques will be proposed to improve the localization performance, such as error propagation mitigation, distributed sensing of localization coverage, cooperative localization, etc. The efficient localization protocol will also be proposed and investigated, including the optimization of the network parameters. Last, the accuracy and feasibility of the algorithms and protocol will be tested and improved under the simulation and emulation platforms.

本项目拟针对现有水声传感器网络定位研究的局限，对真实水声信道环境下的定位精度、定位覆盖、可定位性、定位数据包的传输等问题进行理论研究。根据理论研究结果，提出一系列改善水声网络定位性能的技术，如定位误差传播抑制技术、分布式地定位覆盖范围认知技术、三边测量和协同定位相结合的定位技术，以及定位数据包有效传输技术等。并根据以上的研究成果，提出一种多跳水声传感器网络的分布式的、高精度、高可靠、低开销的定位协议，并对网络定位的整体性能和网络参数进行优化和分析。最后，利用计算机软件仿真和水池实验，对算法和协议的可行性与准确性进行测试、验证和改进。

依据国家自然科学基金青年科学基金项目“基于信号到达时间的多跳水声传感器网络定位研究”（项目批准号61601134；执行年限2017.1-2019.12）的项目计划书，项目负责人及项目组主要成员开展近多途及多目标干扰下信号到达时间的精确估计、定位数据包稳健传输、水声传感器网络时间同步、水声传感器网络定位性分析及定位协议等算法及协议技术研究，提出一种有效的水声传感器网络定位协议，搭建水声网络定位的仿真及分析环境，并在松花湖完成五个水下移动节点构成的水声传感器网络定位能力验证，相关研究成果为水下无人系统集群的协同作业提供信息支撑，具备进一步军用及民用前景。