水下網(wǎng)絡(luò)移動節(jié)點分布式定位算法
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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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