水下無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位與目標跟蹤關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、隨著陸地資源的逐漸減少，人們越來越重視對海洋資源的開發(fā)和利用?；谒聼o線傳感器網(wǎng)絡（Underwater Wireless Sensor Networks，UWSNs）的水下目標跟蹤作為海洋開發(fā)和利用的重要組成部分，正在成為一個重要的研究熱點。由于UWSNs節(jié)點為水下目標跟蹤提供量測，節(jié)點的位置信息對水下目標跟蹤至關(guān)重要，本文首先研究了UWSNs節(jié)點定位問題，并在此基礎(chǔ)上研究了UWSNs水下目標跟蹤問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括

2、：⑴針對沒有額外輔助設備和節(jié)點通信能力不強的網(wǎng)絡，設計了一種自上而下的節(jié)點定位策略。通過定義節(jié)點自信指數(shù)，引入梯度法，以及設計三維空間兩跳距離估計算法，在保證適當跟蹤精度的前提下，提高了定位覆蓋率。其次，針對UWSNs節(jié)點時鐘同步難以實現(xiàn)的問題，提出了一種不依賴時鐘同步的節(jié)點定位策略。利用本地時鐘的時間差獲取節(jié)點與錨節(jié)點的距離差，并設計了一種基于距離差的最小二乘定位法，將距離差信息轉(zhuǎn)換成節(jié)點的位置。⑵考慮到UWSNs節(jié)點有限的計算和存儲

3、能力，研究了基于局部信息節(jié)點選擇水下目標跟蹤問題。為了克服全局信息節(jié)點選擇的弊端，提出了一種基于局部信息的節(jié)點選擇策略。為了保證UWSNs目標跟蹤實時性要求，采用了帶反饋的分布式卡爾曼融合策略，并設計了一種基于局部信息節(jié)點選擇的分布式跟蹤算法，降低了計算復雜度。然后，本文研究了考慮節(jié)點拓撲結(jié)構(gòu)的水下目標跟蹤問題，給出了量化量測條件下后驗克拉美羅下界與節(jié)點拓撲的關(guān)系，并設計了一種基于多傳感器粒子濾波的水下目標跟蹤策略?；谏鲜鲅芯砍晒?，本

4、文進一步研究了非理想信道對水下目標跟蹤性能的影響，設計了一種非理想信道條件下的水下目標跟蹤策略，并利用海試數(shù)據(jù)驗證了該跟蹤策略的有效性。最后，考慮到UWSNs節(jié)點的移動性，研究了節(jié)點位置不確定水下目標跟蹤問題。利用一階泰勒級數(shù)展開法對節(jié)點位置不確定性進行了建模，將節(jié)點位置不確定的影響近似轉(zhuǎn)換成量測噪聲。給出了節(jié)點位置不確定條件下后驗克拉美羅下界與節(jié)點估計位置的關(guān)系，并設計了一種考慮節(jié)點位置不確定的水下目標跟蹤策略，提高了水下目標跟蹤精度