面向南海监测的水下传感器网络传输机制研究

基本信息
批准号:61862020
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:38.00
负责人:羊秋玲
学科分类:
依托单位:海南大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄向党,陈显毅,张雨,苏毅珊,张晓,江聪,范榕,左永朋
关键词:
传输机制水下无线传感器网络水下监测数据融合
结项摘要

Underwater sensor networks is a kind of key technology with promising broad application for underwater monitoring. However, its characteristics of low bandwidth, high error rate, energy limitation cause very low transmission efficiency for South China Sea large-scale deep-sea monitoring networks with current transmission mechanisms. Furthermore, it is difficult to ensure transmission requirement on delay, packet loss and reliability. In this proposal, oriented by underwater networks data collection and South China Sea monitoring applications, we will design new underwater network transmission mechanism to improve transmission reliability of underwater networks. The research will comprise three parts. Firstly, according to the characteristics of the high similarity of collected data and the problems of energy consumption and reliability of high similarity data’s transmission, we propose a data fusion scheme based on temporal-spatial correlation characteristic model of underwater data. The proposed scheme may highly decrease the redundancy of source data. Secondly, we will build novel converged network coding underwater network MAC access mechanism by graph theory and information theory. Finally, combing collision probability model in MAC layer, we will design deeply controlled opportunity geographic routing algorithm. The novel reliable transmission mechanism that combines data fusion、 MAC and related high efficient routing scheme. We achieve theoretical development on underwater networks data reliable transmission mechanism. We will also conduct verification of these theoretical and technical achievements with application experiments in the South China Sea large-scale deep-sea monitoring networks.

水下传感器网络作为水下监测的重要手段,具有广阔的应用前景,但是其目前面临低带宽、高误码率、能量受限的挑战,导致现有的传输机制难以支持南海大范围深海监测网络数据高效传输的需求。本项目以水下网络数据采集和南海监测应用为导向,以实现能量高效的水下数据可靠传输为目标设计水下网络传输新机制。研究内容包括:针对水下网络采集数据的高相似度特征以及对高相似度数据进行传输的能耗及可靠性问题,研究基于水下数据时空相关性特征模型的水下数据融合算法,在源端减小冗余数据传输量; 应用图论和信息论,设计融合网络编码的水下网络MAC接入算法;融合MAC层碰撞模型,设计基于深度控制的机会地理路由算法。本项目提出了联合水下数据融合、可靠MAC接入和高效地理机会路由的可靠传输新机制,在水下数据可靠传输算法上获得理论进展,同时开展这些理论和技术成果在南海大范围深海监测网的实验验证。

项目摘要

水下传感器网络作为水下监测的重要手段,具有广阔的应用前景,但是其目前面临低带宽、高误码率、能量受限的挑战,导致现有的传输机制难以支持南海大范围深海监测网络数据高效传输的需求。本项目以水下网络数据采集和南海监测应用为导向,以实现能量高效的水下数据可靠传输为目标设计水下网络传输新机制。通过该项目完成了面向南海监测的水下传感器网络传输机制的研究,设计了包括MAC层,路由层和传输层在内的完整的水下传感器网络传输机制;提出了基于水下数据时空相关性特征模型的水下数据融合算法;基于网络编码的MAC可靠数据传输算法;基于深度控制水下三维的地理机会路由算法研究。进一步,通过海南大学在三亚蜈支洲岛的海洋牧场实验场进行外场实验,建立集仿真与软硬件平台一体的小规模水下网络实验场。通过上述理论研究、算法的设计和应用,提升了水下传感器网络传输机制的可靠性和有效性。为其在南海海洋环境下水下传感器的组网应用提供了网络传输保障。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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