淺海環境下動態水聲感測器網路節點定位關鍵技術研究

《淺海環境下動態水聲感測器網路節點定位關鍵技術研究》是依託天津大學，由於潔瀟擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：淺海環境下動態水聲感測器網路節點定位關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：於潔瀟
• 依託單位：天津大學

項目摘要

本課題旨在研究淺海環境下動態水聲感測器網路(UASN)節點三維位置坐標獲取關鍵技術。構建淺海環境下定位信道場景，研究由於複雜水聲環境而形成的海面（底）反向散射、時變多徑傳輸、噪聲及由節點自由移動和水波運動而產生的都卜勒頻移對定位參數的影響，得到適用於動態水聲感測器網路的信道傳輸模型。研究複雜多徑傳輸下動態節點定位誤差及其聯合機率分布模型，推導定位估計的克拉美羅界。分析Chirp信號在淺海環境下的時頻特性，據此提出有效的海洋生物干擾信號抑制方法和視距路徑提取策略，以獲取高精度的目標節點二維角度參數信息。引入凸最佳化思想，將基於角度參數的非線性非凸定位問題進行凸鬆弛，提出基於凸最佳化的分散式動態UASN節點三維定位算法理論，並同建立的信道場景相結合，進行性能分析及仿真驗證。總之，本課題將有效降低惡劣水聲環境及海洋生物不規則運動對動態節點位置信息的影響，為複雜淺海水域中動態節點位置的精確估計做出貢獻

結題摘要

本課題研究了淺海環境下動態水聲感測器網路(UASN)節點三維位置坐標獲取關鍵技術。構建淺海環境下定位信道場景，研究由於複雜水聲環境而形成的海面（底）反向散射、時變多徑傳輸、噪聲及由水波運動產生的節點移動對定位參數的影響，得到適用於動態水聲感測器網路的信道傳輸模型。研究複雜多徑傳輸下動態節點定位誤差及其聯合機率分布模型，推導定位估計的克拉美羅界。分析Chirp信號在淺海環境下的時頻特性，據此提出有效的海洋生物干擾信號抑制方法和視距路徑提取策略，以獲取高精度的目標節點二維角度參數信息。引入凸最佳化思想，將基於角度參數的非線性非凸定位問題進行凸鬆弛，提出基於凸最佳化的分散式動態UASN節點三維定位算法理論，並同建立的信道場景相結合，進行性能分析及仿真驗證。同時，為了節約大規模UASN的部署成本，有效提高節點的通信效率，設計了高效的功率放大器。總之，本課題有效降低了惡劣水聲環境對動態節點位置信息的影響，為複雜淺海水域中動態節點位置的精確估計做出貢獻。