水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的資源調(diào)度策略研究.pdf

1、水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(UWSN)在水下污染監(jiān)測(cè)、海洋數(shù)據(jù)收集、災(zāi)害預(yù)警、航行輔助、軍事監(jiān)控等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。由于水下節(jié)點(diǎn)通常由電池供電，且續(xù)電困難，節(jié)能是UWSN的一個(gè)重要研究課題。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，研究UWSN的資源調(diào)度策略，以降低網(wǎng)絡(luò)的能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。
　　首先，針對(duì)UWSN的數(shù)據(jù)包通信，研究數(shù)據(jù)包發(fā)送過(guò)程中的中繼節(jié)點(diǎn)選擇問(wèn)題，以及通信過(guò)程中的功率調(diào)度問(wèn)題。對(duì)于水底固定節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)包傳輸，提出

2、了延時(shí)約束下的低能耗中繼節(jié)點(diǎn)選擇策略。對(duì)于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的直接數(shù)據(jù)通信，提出了基于誤碼率的功率調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)了有效數(shù)據(jù)通信過(guò)程中的能耗最優(yōu)功率調(diào)度。對(duì)于水下節(jié)點(diǎn)與基站之間的通信問(wèn)題，研究了泛洪路由過(guò)程中的功率調(diào)度問(wèn)題，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)送功率來(lái)控制泛洪區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了低延時(shí)、低能耗的數(shù)據(jù)包發(fā)送。
　　其次，考慮到水聲通信可用頻段較小的特點(diǎn)，研究認(rèn)知水聲系統(tǒng)的接入調(diào)度問(wèn)題?？梢詫⒅饕脩舻男诺罓顟B(tài)描述為一個(gè)隱馬爾可夫模型，水下節(jié)點(diǎn)根據(jù)歷史的觀測(cè)信息

3、不斷地識(shí)別隱馬爾可夫模型，并基于貪心策略選擇空閑概率最大的信道進(jìn)行檢測(cè)和接入?？紤]到可能存在一些惡意的干擾者為了阻礙水下節(jié)點(diǎn)的通信會(huì)故意地占用某些信道，本文提出了抗干擾信道檢測(cè)策略。
　　然后，研究了線性最佳無(wú)偏估計(jì)下的UWSN資源調(diào)度問(wèn)題，通過(guò)合理分配每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)量，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的能耗。當(dāng)水下傳感器節(jié)點(diǎn)的量測(cè)噪聲方差已知時(shí)，可以將資源調(diào)度問(wèn)題描述為一個(gè)庫(kù)恩塔克問(wèn)題，通過(guò)求解該問(wèn)題可以實(shí)現(xiàn)能耗最優(yōu)的資源調(diào)度。當(dāng)節(jié)點(diǎn)的量測(cè)噪聲方差

4、未知時(shí)，利用實(shí)際估計(jì)均方差與預(yù)計(jì)估計(jì)均方差之間的偏差來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)調(diào)度策略，直至估計(jì)的均方差收斂至均方差約束條件。考慮到系統(tǒng)對(duì)估計(jì)任務(wù)有軟實(shí)時(shí)性要求，通過(guò)增加冗余節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的方式實(shí)現(xiàn)了軟實(shí)時(shí)約束下的資源調(diào)度，當(dāng)每跳數(shù)據(jù)包延時(shí)不確定性較強(qiáng)的時(shí)候，該方法在能耗性能上有一定的優(yōu)勢(shì)。
　　最后，研究了水下多目標(biāo)定位過(guò)程中的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)調(diào)度問(wèn)題。利用主被動(dòng)相結(jié)合的方式，首先通過(guò)被動(dòng)式方法確定目標(biāo)的大致區(qū)域，然后讓該區(qū)域附近的一些節(jié)點(diǎn)切換至主動(dòng)定位