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      水下網(wǎng)絡(luò)移動節(jié)點分布式定位算法

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      2022年4月18日發(fā)(作者:2021教師節(jié)是第幾個)

      第30卷第4期

      2011年8月

      聲學(xué)技術(shù)

      TechnicalAcoustics

      V01.30,NO.4

      Aug.,2011

      水下網(wǎng)絡(luò)移動節(jié)點分布式定位算法

      李昊,張歆,張小薊

      (西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院,西安710072)

      摘要:隨著水下網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展,水下移動節(jié)點的分布式定位技術(shù)的研究受到關(guān)注。提出了一種自組織、可容忍節(jié)

      點失效與測距誤差、計算量和通信開銷小的分布式水下節(jié)點定位算法,該算法利用自適應(yīng)加權(quán)、循環(huán)三角組合測量

      法提高定位精度。對基于TOA測距的循環(huán)三角組合算法的定位精度進行了仿真,分析參考節(jié)點數(shù)對平均定位誤差的

      影響,并與三邊測量法的定位精度進行了比較。仿真結(jié)果表明,該算法具有較高的定位精度,對節(jié)點失效和測距誤

      差的魯棒性高,并且降低了水下網(wǎng)絡(luò)對參考節(jié)點的密度要求。

      關(guān)鍵詞:水下網(wǎng)絡(luò);移動節(jié)點定位;分布式定位算法:三角法

      中圖法分類號:P756文獻標(biāo)識碼:A

      文章編號:1000.3630(20111.04.0316.05

      DOI編碼:10.3969,j.issnl000?3630.2011.04.004

      DistributedlocatiOn

      algorithm

      ofmovablenodes

      ofUnderwaternetworks

      LIHao,ZHANGXin,ZHANGXiao-ji

      (SchoolofMarineEngineering,NorthwestPolytechnicalUniversity,Xt"an710072,China)

      Abstract:As

      thedevelopment

      ofunderwaternetwork

      systems,the

      distributedlocation

      techniques

      ofunderwatermov-

      ablenodes

      receive

      much

      concern.A

      location

      algorithm

      fordistributedunderwatermovable

      nodes,characterizedby

      self-organization,tolerable

      nodefailuresandthe

      range

      of

      error,lowcomplexity

      andlowcommunication

      burden,is

      proposed

      in

      this

      paper.Thealgorithmutilizes

      adaptiveweighting,andcirculatingcompositetriangulation

      methodto

      improve

      the

      locationpaper

      simulatesthelocationaccuracyofthis

      algorithm

      basedonTOA

      ranging

      me—accuracy.The

      thod,analyzes

      theinfluenceof

      thenumberofreferencenodesonlocation

      error,andcompares

      withtrilaterationlocation

      toalgorithm.Theresultsofsimulationshowitsaccuracyand

      robustnesswith

      respect

      failures,and

      low

      density

      of

      range

      measurementerrorandnode

      referencenode.

      location;distributed

      locationalgorithm;trigonometryKey

      words:underwaternetworks;movablenode

      GPS定位、長基線定位等,具有定位精度高、但成

      0引言

      水下通信網(wǎng)絡(luò)的概念起源于美國海軍Seaweb

      項目,經(jīng)過近10年的研制和反復(fù)試驗,Seaweb己

      由概念逐漸演變成一個水下無線自組織網(wǎng)絡(luò)u-。一

      般來說,水下通信網(wǎng)絡(luò)通常由海底傳感器、水下無

      人航行器(taW)等固定或移動的節(jié)點與海面通

      過水聲通信鏈接而成,在海洋數(shù)據(jù)收集、輔助導(dǎo)航、

      本高、系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜、費用昂貴、海底聲基陣需要

      校準(zhǔn)測量等特點;而短基線定位系統(tǒng),雖然系統(tǒng)簡

      單,定位精度較高,但跟蹤范圍較小,基陣也需嚴(yán)

      格校準(zhǔn)。對于那些包括大量分布式傳感器節(jié)點、大

      范圍移動節(jié)點的水下通信網(wǎng)絡(luò),這些定位技術(shù)的應(yīng)

      用會受到限制。因此,分布式定位系統(tǒng)因具有自組

      織性,通信開銷小,融合結(jié)果的實時性強,并且具

      有局部獨立跟蹤的能力等優(yōu)點,成為目前研究的一

      個熱點。

      同時,由于水下環(huán)境較為復(fù)雜,對定位算法也

      有較高的要求。目前常用的定位算法,如三邊測量

      法口J1,計算簡單,但定位誤差受參考節(jié)點位置的影

      響較大且至少需要三個參考節(jié)點;質(zhì)心定位法計算

      量小,無需測距但定位精度一般,需要較高的參考

      節(jié)點密度。因此,需要對具有自組織性的、可容忍

      節(jié)點失效和測距誤差、只需較少的計算量的定位算

      法進行研究。

      協(xié)同作戰(zhàn)等水下領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

      在水下通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的位置是

      網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要了解的重要信息。因此,節(jié)點定位,

      特別是移動節(jié)點的定位技術(shù)是水下通信網(wǎng)絡(luò)研究

      中的主要內(nèi)容之一。目前常用的定位技術(shù),如水下

      收稿日期:2010.07.13;修回日期:2010-10,19

      作者簡介:李吳(1985,),男。陜西延安人,碩士研究生。研究方向為水

      聲信號處理。

      通訊作者:李昊.E.mail:lhky6@163.coill

      萬方數(shù)據(jù)

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