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水声传感器网络在水下军事监视、敌方目标跟踪、水质污染检测、地震海啸预报等方面的潜在应用价值促成了各国军事和科研部门对其研究不断升温。但是,组建水声传感器网络面临诸多困难,例如:时变多径引起的码间干扰严重影响水声通信的可靠性和传输速率;网络效率因声波传播速度慢而受影响;有限的电池能量严重阻碍水声传感器网络的应用。针对上述问题,论文研究工作包括:
第一、研究水声DS/CDMA系统的自适应均衡。分析自适应判决反馈均衡器不能直接运用于水声DS/CDMA系统的因为。为降低均衡器运算量,针对长时延稀疏多径信道,提出一种基于信道估计的假设反馈自适应码片均衡器。
第二、通过分析模拟,研究现有介质接入协议(包括ALOHA、CSMA、MACA),确定它们对于水声传感器网络的可用性及其优缺点。针对水声信号传播速度慢带来网络效率低的问题,为星型拓扑的水声网络设计一种新的介质接入协议--UMACA。
第三、我们重点研究了水声传感器网络中的节能技术,包括研究水声传感器节点的通信能耗模型、能量有效性路由算法、节点自适应节能管理、以及基于能量优化的节点协作策略等,具体工作如下:
研究水声传感器网络通信能量消耗模型,利用数值计算证实,合理地设计网络拓扑及信号频率可以降低节点能耗速率、扩大网络延伸距离。
研究水声传感器网络能量有效性路由算法、及周期性路径重构技术,提出基于能量平衡思想的动态路由控制方案,设计一种遗传算法,周期性地搜索出可以平衡节点能量的通信路径。
研究水声传感器节点的自适应节能管理技术,建立节点检测门限、通信路径与能耗之间的关系模型,提出采用基于模拟退火机制的进化规划,搜索出检测门限与通信路径之间的节能最优组合。
研究可扩展的健壮网络结构、及传感器节点协作和分组管理技术,为簇结构的水声传感器网络提出一种基于簇间协商的节能型事件报告策略。