【摘 要】
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定位问题在水声传感器网络相关技术中是一个至关重要的议题。现有定位技术中,距离无关的定位策略普遍精度较低,而距离相关的方法往往因测距需要承受额外的负担,另外根据接收信号
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定位问题在水声传感器网络相关技术中是一个至关重要的议题。现有定位技术中,距离无关的定位策略普遍精度较低,而距离相关的方法往往因测距需要承受额外的负担,另外根据接收信号强度测距的方法虽无需额外设备但精度稍显不足。 本文分析了声波信号在水下信道中传输时的衰减特性,观察节点相对移动时接收信号强度的变化规律,从而提出一种新的测距方案。不同于传统基于接收信号强度的测距方案中测量节点到节点距离的思路,本文测距方案在移动信标节点的辅助下,通过引入支持向量回归处理非线性数据,进而测量得到节点到信标节点移动轨迹的距离。在此测距方案基础上,本文结合优化的信标节点移动路径,提出基于节点到轨迹距离的定位算法和基于投影位置的定位算法这两种针对水下三维空间的定位策略。基于节点到轨迹距离的定位算法根据节点到包围该节点的两条轨迹的距离来计算节点的坐标,而基于投影位置的算法依据节点在信标节点移动轨迹上的投影位置和其到该轨迹的距离进行定位。 本文设计的定位算法无需添加额外的设备,不需要进行网络时钟同步,同时也避免了传统基于信号接收强度的测距方案受噪声干扰而导致精度差的缺陷。最后仿真结果表明,得益于应用支持向量回归算法对节点接收的多个信号的强度值进行处理,本文设计的测距算法对于噪声具有较强的抗干扰性,测距结果具有较高的精度,本文设计的两种节点定位算法也具有很好的稳定性和较小的定位误差,拥有十分良好的性能。
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