基于时空相关的水下移动对象监测关键技术的研究

The underwater mobile objects monitoring technique places an important foundation for marine resources exploration, military defense and other underwater applications, and therefore has a broad application prospect. In those areas, the monitoring target has spatio-temporal properties, and the perceived information from underwater sensor nodes must be sent to the control center in real time. The traditonal processing technique of uderwater acoustic sensor network (UASN) can not meet this need. Therefore, we plan to carry out our reseaches on three key issues: the network deployment, real-time transmission, and theoretical analytical model of UASN; more specifically, we focus on (1) hierarchy deployment algorithm of UASN, on the basis of sensor network 3D deployment method and analysis of the flow effect on nodes, the study of which will not only meet the coverage and connectivity requirements but also guarantee the tradeoff of network; (2) the event minitoring technique based on nodes cooperation and the real-time data transmission, which will improve the target monitoring accuracy and timeliness;and (3) the event-driven theory analysis model based on spatio-temporal correlation and the simulation systems, which is to provide theoretical and empirical support to relevant studies of the deployment of UASN applied in underwater mobile objects monitoring.

水下移动对象监测是海洋资源勘探、海域军事防御等绝大多数应用的重要基础，具有广阔的应用前景。在此类应用中，监测目标具有时空性质，且网络感知到的信息需实时传送给控制中心。传统的水声传感器网络技术无法满足这种应用的需求，必须要研究新的方法与技术。因此，我们计划对面向水下移动对象监测应用的水声传感器网络部署、感知信息实时传输及理论分析模型三个关键问题进行研究，具体如下：（1）研究面向水下移动对象监测应用的分层混合水声传感器网络部署算法，在满足网络连通度和覆盖度的前提下，保证网络负载的均衡性，有效延长网络生命周期；（2）研究基于节点协同的事件监测及实时数据传输技术，提高目标监测准确性及传输实时性；（3）研究基于时空相关的水声传感器网络事件驱动理论分析统一模型及仿真验证系统，为面向移动对象监测应用的水声传感器网络部署及相关研究提供理论与实验支撑。

水下移动对象监测是海洋资源勘探、海域军事防御等绝大多数应用的重要基础，具有广阔的应用前景。在此类应用中，监测目标具有时空性质，且网络感知到的信息需实时传送给控制中心，随着软件、硬件的发展，移动设备产生的数据量呈指数型增长，大量的数据及其处理对传感器网络带来严重的负载与阻塞，为了降低传输负载，采用离线技术，将传感器网络的一些关键数据分布到其他无线网络，使用户可以通过其他无线网络直接下载这些数据；此外，在用户查询过程中通过基于环的聚集模式算法，可以满足应用的同时，避免了数据隐私的泄露，尤其是传感器位置信息的泄露问题及直方图发布过程中的隐私泄露问题；在向岸基传输的过程中，采用移动感知及云计算模式融合，建立移动感知云平台，通过原始的体系框架建立私有工作区，对未来大数据耦合模式分析及应急响应提供了新的途径。经过4年的研究，共发表学术论文19篇，获省科技进步二等奖1项，举办国际学术会议1次，国内学术会议1次。