具有自修复能力的水下无线传感器网络定位算法的研究

摘要

作为水下监测的理想媒介，水下无线传感器网络继承了无线传感器网络的低成本、灵活性、容错性、鲁棒性等优点，将其应用延伸到了水下环境中。传感器节点采集到的信息需要结合其位置坐标才有意义，这是水下无线传感器网络各种应用实现的必要前提，所以节点定位作为一个关键技术引起了广泛的关注。由于水声信号传输时延长、信道带宽窄、传播损耗大和多径效应等特点，结合水下节点具有移动性且很难得到其移动规律的特点，使得大量基于陆地无线传感器网络定位算法的研究成果不能直接应用到水下环境中。
　　在目前国内外水下无线传感器网络定位算法研究基础上，本文提出了一种具有自修复能力的水下无线传感器网络定位算法(SLA)。该算法部署节点时不区分锚节点与普通节点，而是通过K节点覆盖算法来选举出一部分节点为锚节点，使得网络中的普通节点最大限度的被4个锚节点所覆盖。然后锚节点通过水面浮标定位自身，普通节点获取了不在同一平面的至少4个锚节点的位置信息后通过四边测量法估算自身坐标。本文算法还具有自修复能力，通过找出其他节点替代低能量或失效的锚节点来定位所覆盖的普通节点，避免重复进行选举锚节点这一过程，降低了因锚节点能量耗尽或失效而造成的定位误差。
　　为了检验算法的性能，采用MATLAB软件对本文SLA算法和大规模定位法(LSL)进行了仿真对比分析，结果表明本文提出的具有自修复能力的水下无线传感器网络定位算法可以提高节点定位精度和定位覆盖率，并且适用于流速缓慢的水下环境中。