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目前海洋应急通信主要关注海面部分,较少涉及水下部分,不能满足水下应急需求。为此,对水下应急通信进行探讨。首先,分析了可能的多种应用场景,讨论了基本的需求和性能指标。其次,从网络拓扑、工作机制和节点类型几方面探讨了系统的体系结构。然后,对关键技术进行了阐述,包括：节点多模通信及功能一体化、网络快速机动部署、网络模式快速切换、水上水下联合一体化等。最后,介绍了智能化可以采用的机器学习和元学习方法,探讨了水下应急通信智能化的思路。 相似文献
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随着世界各国海洋开发步伐的加快,对水下传感器网络、水下监视系统、水声预警网络的需求愈来愈迫切,海洋水声通信网络的研究成了世界范围内的研究热点.水声通信网研究面临的主要困难是:海洋声信道的长延时、可用频带有限、严重的时变多途影响、功耗限制、网络安全性等.在分析水下无线通信的特殊环境后,针对水声通信网的多址接入技术进行了研究,选择适合的传输方式及相关协议构建基于OFDM与CDMA技术结合的水下通信网多载波CDMA系统;在matlab上实现多载波CDMA技术的水声通信网络节点对节点的数据传送,并得出了该系统的仿真结果:在帧长一定的情况下,随着信噪比的增大,系统的误码率会减小.在信噪比一定的情况下,子载波数目的进一步增大不会带来系统误码率的改善反而会使系统复杂性增加,降低系统的平均吞吐量,因此子载波数的选择应该在系统复杂性和效率之间折衷考虑.当水声信道上的信噪比一定时,可以通过控制数据帧的长度和子载波的个数来实现较高的网络平均吞吐量. 相似文献
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针对水下传感器网络节点的移动性,以基本VBF(Vector-Based Forwarding Protocol)路由协议为基础,提出了1种适用于水下移动传感器节点的路径优化算法.为了验证此路径优化算法的有效性,分别对基本VBF算法和改进的VBF算法进行了3个模拟实验;从数据包接收成功率和网络负载两方面分析比较了实验模拟结果.比较结果可以看出:文中提出的路径优化的VBF路由协议的数据包成功接收率要优于VBF路由协议,降低了网络负载,并且该优化算法实现简单,不需要增加额外的网络延迟时间. 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2017,(9)
Multiple-Input Multiple-Output(MIMO)是水下传感器网络(Underwater Sensor Networks,UWSNs)性能改进的重要技术。然而受水下通信条件限制,MIMO技术的实施存在极多障碍。协作MIMO为UWSNs实施MIMO通信提供了新的研究途径。设计了一种UWSNs网络协作MIMO通信方法,阐述了网络部署模型,多跳协作通信架构,协作MIMO能耗模型,网络性能仿真与优化算法,网络测试平台的开发和协作MIMO节点的试制,相关的实验仿真等内容。通过研究,期望验证水下传感器网络协作MIMO技术的可行性、合理性及有效性,为部署高速可靠UWSNs网络提供理论和技术支撑。 相似文献
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文章针对海上风电工程结构安全监测的需求,在系统回顾了目前的主要监测现状及存在的监测难点的基础上,初步构建了水上、水下一体化安全监测体系基础框架,阐述了主要的工作流程,重点探讨了海上风电工程安全监测中的精密单点定位（PPP）技术、高程传递、多传感器集成、精密水下定位技术、水下摄像机标校、水下三维激光点云快速建模、水下桩基全景影像与点云数据匹配、多波束与侧扫声呐数据融合等关键技术,以期为海上风电工程结构设施管控、变化监控和防灾减灾提供新的应急方案和技术支撑。 相似文献
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Bounding Cube:一种无线传感器网络节点三维定位算法 总被引：2，自引：0，他引：2
无线传感器网络经常会部署在三维区域内,但目前大部分节点定位方法仅考虑的是二维应用.针对无线传感器网络节点能量有限特点,提出1种三维节点定位算法bounding cube,研究算法的原理和实现方法,并进行仿真分析.仿真结果表明,在100 m×100 m×100 m的三维空间内随机部署400个节点,当已知节点密度>20%,通信半径分别为r=30 m,r=40 m,r=50 m时,相对定位误差均<40%,当已知节点密度>20%、通信半径>30 m时,一次定位比例可以达到100%.该算法的突出特点是方法简单、计算量小. 相似文献
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水下作战对抗已经成为信息化海战的重要方面,但水下战场的特殊性和复杂性使对水下作战对抗的论证评估、演示分析和实验研究等都面临着更多的困难,设计研究水下作战仿真系统,对于水下作战对抗体系构成的验证、水下作战对抗模式的演示以及对抗效能分析和关键技术发展导向等都具有重要价值。在水下作战对抗的应用背景下研究设计了水下作战仿真系统,分析了系统的总体架构,重点从节点对象类、节点运动模式属性类以及功能属性类等方面对系统的模型体系进行设计,给出了系统的接口关系设计和驱动机制实现,仿真实例表明系统并能够为水下作战提供有效的论证评估手段和演示分析研究平台。 相似文献
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水声网络已在海洋信息立体化获取、传输、感知领域中得到广泛研究和应用，水声网络节点的位置是水声网络协议设计、多样化应用中常常需要的重要信息。依托全球定位系统定位、采用常规水声定位技术获取水声网络节点位置等解决方案存在着无法直接水下应用、多节点需多次定位效率低、需要精确时间同步等问题。提出一种水声组网定位一体化方案，该方案利用水声网络运行过程中网络节点互联互通进行的交互可以直接通过应答测距方式进行节点位置解算，从而实现在不影响网络通信的情况下，无需精确同步的通信定位一体化功能。给出了系统组网通信、测距、定位、误差校正等核心环节的设计过程，设计了一套小规模水声网络通信定位试验系统，并开展湖试试验。湖试试验结果初步表明了该系统组网、定位一体化的有效性。 相似文献
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船载多传感器综合测量系统集成了三维激光扫描仪、多波束测深仪、GNSS、IMU、传感器稳定平台等传感器,采用非接触式的测量方式同步获取水上水下地形,在海岸带和海岛礁测绘中有巨大的应用价值。由于测量瞬时数据量大,系统点云实时显示是采集软件的重要组成部分。在有效地控制时间同步的前提下,优化数据融合效率,采用VTK(visualization toolkit)技术实现了海岸线上下一体化点云实时显示,有效地提高了系统的信息挖掘能力和现场决策支持能力,最终实现了水上水下一体化测量。 相似文献
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多传感器信息融合技术是对各个传感器的观测数据进行综合处理的过程，是多学科、多领域的高层次共性关键技术。以多源信息融合技术为基础，对 AIS、雷达与声呐多源探测信息融合算法进行了较为深入地研究，提出适应水下安防系统的多源信息融合与报警技术的工程化应用方案，对实际应用情况做了简要总结，经验证该技术能够较好应用于水下安防系统的数据分析和分级报警中。 相似文献
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随着陆地资源的枯竭,人类逐渐把目光转向了蓝色海洋。水声通信网络(Underwater Acoustic Communication Network,UACN)能够有效实现水下信息交互,是认识、开发、利用海洋的重要工具,并在推动“智慧海洋”建设中发挥着重要作用。但是,水下节点的发射功率、转发中继、通信信道等通信资源严重受限,这将无法满足 UACN 长期且有效作业的需求。资源分配技术能够在不提升网络硬件成本的情况下有效改善网络能量效率、抗干扰性等相关性能,在水下信息交互需求激增的背景下具有极高的研究意义与应用价值。因此,如何对有限的网络资源进行合理分配已成为 UACN 领域的研究热点之一。首先对 UACN 系统进行了简要介绍,然后研究分析了 UACN 资源分配技术及意义,并重点指出了其资源分配的发展现状、趋势和面临的挑战。 相似文献
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文中详细研究了当前世界上最典型的海底观测网的建设发展规模、形式、设备类型以及我国海底观测网的发展现状,并对国内外海底观测网的发展趋势进行总结。对日本、加拿大、美国及欧洲的海底观测网进行了设备级研究,对我国台湾地区、东海、南海的海底观测网现状进行了研究,并讨论了国外先进观测网对我国的海底观测网建设的借鉴意义。文中总结出海底观测网发展的整体趋势为:单节点网络加速验证新型设备及传感器的水下能力;区域尺度网络用于加速多学科发展并提升灾害预警能力;而浮标平台网络作为补充,铺设在远海区域以降低阶段建设成本。 相似文献
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以7 000 m载人潜水器的工程需求为背景,以水下单目摄像机为视觉传感器,进行了水下机器人动力定位方法研究。该动力定位方法利用视觉系统测量得到水下机器人与被观察目标之间的三维位姿关系,通过路径规划、位置控制和姿态控制分解,逐步使机器人由初始位姿逼近期望位姿并最终定位于期望位姿,从而实现了机器人的4自由度动力定位。通过水池实验验证了提出的动力定位方法,并且机器人能够抵抗恒定水流干扰和人工位置扰动。同时,该动力定位方法还可以实现机器人对被观察目标的自动跟踪。 相似文献
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基于双冗余以太网通信的气象实时观测数据采集网络传输系统的设计与实现 总被引：1，自引：0，他引：1
随着以太网技术应用的日趋成熟,在海洋和大气观测领域,人们希望对传统不具备网络通讯能力的观测仪器进行智能化和网络节点化改造。设计和实现了一套气象实时观测数据采集与网络传输系统。该系统采用基于ARM的嵌入式系统集成设计方案,实现了对外部传感器实时观测数据的采集和以太网通信。作为多级网络系统中的一个网络节点,该采集传输系统采用双冗余以太网通信接口设计,使系统中的双路以太网在一路局部故障或线路受损时可以自动冗余切换。这一设计特点大幅提高了作为网络节点的数据采集传输系统在与外部其他设备通信时数据传输的可靠性。通过在以太网条件下,网络闭环控制运行试验等测试,证明所开发的气象实时观测数据采集网络传输系统运行稳定可靠,双冗余以太网接口切换正常,数据采集传输及时准确,可完全满足实际应用的需要。 相似文献
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首先阐述了水下电磁探测技术的现实意义，之后介绍了国外水下电磁探测、预警系统的研究现状，以及电场传感器、磁场传感器的性能指标。通过对国内水下电磁探测技术的发展历程以及与国外的差距进行分析，指出未来水下电磁探测系统集成化、智能化、系统化、无人化、多元化和网络化的发展趋势。 相似文献
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针对多波束测深系统种类、探测模式等因素影响水下目标搜索效能的问题,提出了一种面向水下目标搜索的多波束系统探测深度计算方法。分别对多波束系统等角与等距模式进行探讨,考虑波束间重叠角的影响,由多波束横向分辨率计算公式推导了 2 种模式的探测深度公式,并将不同波束角度的探测深度进行计算。经过结果比对,总结出等角模式搜索水下目标的探测能力要优于等距模式。最后结合算例,得出多波束探测能力与目标尺寸、海水深度、波束开角有关。 相似文献
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水下机器人神经网络滤波技术的研究 总被引：2，自引：1，他引：2
滤波技术能提高水下机器人传感器信息的可靠性和精度 ,以保障水下机器人智能作业的顺利完成。将水下机器人的动力学特性隐式地分布在网络权值上 ,构造BP神经网络 ,进行水下机器人的运动状态预报 ,并将预报值与平滑后的实测数据相结合进行滤波 ,有效去除信号的噪声。仿真结果表明该方法能达到很好的滤波效果 相似文献
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设计了一种水下滑翔机对中尺度涡进行水文学、运动学原位观测的方法,以航行过程与观测过程分离为原则。在硬件改进上,为水下滑翔机安装加速度传感器,用于测量水下滑翔机的运动加速度,特别是中性悬停时随着水体运动的加速度,加速度积分计算得到运动速度。在观测方法上,通过海表高度异常资料判断待测中尺度涡的位置、范围和移动方向,利用2台水下滑翔机分别在中尺度涡移动方向和移动方向法向的路径上做正交路径的剖面观测,进行中尺度涡的温盐测量;对温盐测量结果进行即时分析,得到上均匀层、强跃层、下均匀层的位置,控制4台水下滑翔机在这些水层中性悬停,做无滑脱随流运动,进行同步针对性观测。论述了浮力的精确控制方法、由水下滑翔机随流运动速度推导海流速度的过程。本方法不仅测量中尺度涡的温盐分布,还对中尺度涡的三维结构做系统的运动学观测,对中尺度涡观测技术的发展具有重要意义。 相似文献