【摘 要】
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海洋物联网在海洋环境的监测、海洋资源的开发、自然灾害的预防和军事防御等诸多领域都有广泛的应用,海洋物联网节点定位技术一直深受关注。因为海洋环境的复杂性和特殊性,随着海洋物联网的发展与强大,许多已经部署使用的海洋物联网系统难以解决随着部署区域扩大而引发的诸多问题,比如信标节点数量冗余,水声通信距离长、延迟高、时变大导致的测距误差,信标节点难以精确部署,水下节点易随环境移动等,此外,节点自身有限的资源
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海洋物联网在海洋环境的监测、海洋资源的开发、自然灾害的预防和军事防御等诸多领域都有广泛的应用,海洋物联网节点定位技术一直深受关注。因为海洋环境的复杂性和特殊性,随着海洋物联网的发展与强大,许多已经部署使用的海洋物联网系统难以解决随着部署区域扩大而引发的诸多问题,比如信标节点数量冗余,水声通信距离长、延迟高、时变大导致的测距误差,信标节点难以精确部署,水下节点易随环境移动等,此外,节点自身有限的资源限制了其计算能力和能耗。针对上述亟待处理的问题,本文对基于单信标的海洋物联网节点定位算法进行了研究,提出了单信标旋转水下传感器网络定位算法(Single Beacon Rotating based Node Localization Algorithm,SRL)和基于估测的分层单信标水下节点定位算法(Ranging-free and Level-based Node Localization Algorithm Based On Single Beacon,RLL)。SRL算法利用单个旋转信标的位置和角度信息计算待测节点和信标之间的位置关系,进而实现水下节点定位,克服了待测节点与信标节点之间的测距误差难以控制的难题,也给基于测距的定位算法摆脱时间同步的束缚提供了新的解决方案和思路。RLL算法是一种无需测距的定位技术,能够避免水下测距误差的影响,其利用树结构能够快速寻找待测节点,并通过建立层次、区域来划分节点,不仅能够精准的定位节点,还能够利用层次和区域来有效的检测出恶意节点,从而抵御外部恶意节点的入侵。两个算法都在拥有高定位精度和高稳定性的前提下,通过使用单信标解决信标节点冗余、难以部署、随水流移动所带来的定位难题,而且成本低、能耗小、易于部署。本文对上述算法分别通过仿真实验进行验证,通过仿真结果可知,本文提出SRL算法和RLL算法都拥有较高的定位精度和稳定性。除此之外,还分别对两个算法的影响因素进行测试,其结果表明两个算法对影响因素的抵抗能力较为优秀。
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