基于双移动锚节点的3维水下传感器网络安静定位算法及其误差修正技术的研究

水下传感器网络在海洋资源勘测、海洋环境监测和海域安全保证等方面具有广阔的应用前景。在它的绝大多数应用中，只有当节点位置已知，感知的数据才有意义。但是，水下传感器网络具有锚节点费用高且覆盖范围小、信道带宽小、传输速度慢且延时长和节点能量及计算能力有限等特点。这些特点决定它的定位技术的研究非常具有挑战性。在水声信道模型、水下传感器网络定位算法和定位误差模型的研究基础上，我们提出一个基于双移动锚节点的水下传感器网络安静定位算法及其误差修正技术的研究设想，其主要包括以下4方面内容：（1）双锚节点互相协作，提高各自的定位精度；（2）双锚节点按照特定的顺序交替发送定位信息，实现安静定位，消除时间不同步导致的定位误差，降低未知节点的能量消耗；（3）研究健壮三角形选择技术，提高定位精度，降低算法的计算复杂度；（4）水下锚节点采集海洋环境信息和声速，建立ToA测距误差模型和定位误差模型，提高定位精度。

在国家自然科学基金“基于双移动锚节点的3维水下传感器网络安静定位算法及其误差修正技术的研究（61073182）”的支持下，我们研究了水下传感器网络的节点运动模型，完善了仿真环境，进行了水下传感器网络的定位技术、数据可靠传输技术、网络安全技术和数据存储技术等方面的研究。. 首先，为了进一步完善水下传感器网络仿真实验环境，我们提出基于拉格朗日运动模型的水下传感器网络节点运动模型来反映水下传感器网络节点随着洋流运动的特点。其次，我们总结、分析了已有的水下传感器网络定位算法，并在此基础上，提出了基于改进的Voronoi图定位算法，基于圆形选择算法的健壮三角形选择算法、基于带有罚函数的粒子群算法的定位算法，基于双移动锚节点的定位算法和基于局部数据统计的定位误差修正技术来提高水下传感器网络定位算法的精度。最后，由于数据可靠传输技术和安全技术在水下传感器网络中的重要作用，我们还进一步研究了水下传感器网络的数据可靠传输技术和安全技术，提出了基于IPool节点的IPool-ADELIN算法和基于网络编码的数据可靠传输算法MPNC(Multiple Path Network coding)，提出了基于云信任模型的恶意节点检测技术。此外，由于水下传感器网络的存储资源有限，我们还在数据存储技术方面进行了探索行研究。. 项目的研究达到了预期的效果，其相应研究成果分别在国内外著名期刊和会议上发表文章30篇，其中被SCI检索6篇（标注5篇），被EI检索17篇（标注9篇）；申请国家专利1项，获得授权2项。在项目的支持下，项目负责人获得2013年教育部“新世纪人才”计划支持，获得中共黑龙江省科学技术奖二等奖（排名第3）1项，获得中共黑龙江省高校科学技术奖二等奖（排名第3）1项。