《基於跨層MAC協定的水聲網路節點定位研究》是依託廈門大學，由陳柯宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於跨層MAC協定的水聲網路節點定位研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳柯宇
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水聲網路節點定位正日益成為水下無線通信的主體業務形態，在數據標識和收集、水下節點跟蹤和探測目標節點位置信息等方面都有廣泛而迫切的套用需求。同時水聲網路的發展也趨向於大規模感測器網路系統，具有節點數量大和部署密集這兩大特徵，所以在感測器網路定位研究中需要加入MAC協定對多感測器節點共享信道。本項目提出的“基於跨層MAC協定的水聲網路節點定位研究”，目的在於：1、探討水聲網路節點定位算法的特性，研究符合水下信道特點的Range-Free定位算法；2、建立水聲網路定位的跨層架構，結合數據鏈路層MAC協定共享信道，並將定位算法設計於MAC協定的上層，同時評測MAC協定對定位算法的影響；3、基於OPnet構建驗證系統，實現客觀和準確的水聲網路節點定位跨層模型。
結題摘要
項目重點針對基於跨層MAC協定的水聲網路節點定位進行研究。在項目的支持下，完成了以下內容： 1、水聲網路Range-Free定位算法研究。我們針對傳統APIT存在的誤判機率大和冗餘度誤差嚴重等問題，提出了改進的I-APIT算法。I-APIT算法不僅限制了相鄰節點的選擇範圍，而且採用點掃描算法來估計位置。結果顯示定位精度相比傳統的APIT算法有著很好的提升，尤其是存在由於偏遠鄰居節點所帶來誤差的情況下。 2、水聲網路跨層MAC協定模型研究。我們首先研究了質心算法、傳統的APIT算法和我們所提出的I-APIT算法在無MAC協定和TDMA協定下，碰撞對定位結果所帶的影響。通過改變節點密度和通信距離，結果顯示在無MAC協定時，碰撞會帶來定位精度明顯的下降。我們同時針對一種非同步定位方案，分析了包碰撞產生的原因，並在MAC層增加VI-ALOHA協定，主要是通過增加時空隨機性來減少碰撞。通過對比定位覆蓋、丟包率和定位速度等參數，結果顯示增加MAC協定減少碰撞可以明顯的提高定位性能。 3、基於OPNET構建跨層模型研究。我們首先結合水聲信道的特性，進行水聲網路物理層建模，為上層協定仿真的準確性奠定基礎。水聲信道是目前為止最複雜的傳輸環境之一，我們進行了水池實驗，以驗證實際情況下接收信號的信號強度與接收距離的關係，採取相對衰減的方式來計算各接收端所得的數值。我們在OPNET平台上構建了接近於真實環境的水下感測網路，並對所提出的跨層MAC協定架構進行建模仿真，實現了水聲網路跨層定位的評測系統。 基於以上成果，項目組發表標註本項目基金資助號的論文9篇，申請國家發明專利3項（授權1項）。在人才培養方面：通過課題研究，培養畢業碩士研究生鄧宇、陳曄、韋倩，博士研究生陳勝利；在讀碩士研究生許佳慧，林燦，黃南宇。在學術交流方面，出席國內外學術交流多次，2016年Oceans會議（上海）、2017年ICSPCC會議（廈門）、2018年Oceans會議（神戶）、2018年WUWNet會議（深圳）、2018年水聲通信重點項目群研討會議（廣州）等。
