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原文传递水下移动节点协同定位算法研究

论文题名：	水下移动节点协同定位算法研究
关键词：	自主式水下潜器;无线传感器网络;水下移动节点;协同定位算法
摘要：	随着潜航器自主化和水声通信组网化的发展，以AUV(autonomousunderwatervehicle)为代表的水下移动节点的应用模式朝着智能化、集群化的方向趋势发生变化，信息交互与协同定位是控制协调构成水下无线传感器网络(UnderwaterWirelessSensorNetwork，UWSN)的多移动节点执行高级复杂任务行为的关键技术。水声通信传输速率低、信道带宽窄、误码率高，导致以发送端为出发点判断冲突碰撞的接入竞争类介质访问控制协议存在网络吞吐量低、端到端时延长的问题，不适用于实时性能要求高的移动分布式组网系统。　　本文充分利用物理拓扑并考虑延迟效应，基于动态规划算法以接收端为出发点判断冲突碰撞，研究移动分布式小规模组网系统节点连续时间轴的时序分配启发式规则，设计一种无碰撞信息交互协议。然后针对移动组网节点运动引起的阵型变化破坏协议鲁棒性和有效性的问题，采用监测、预测、调节相结合的控制策略，对节点接收端连续时间轴每个通信测距周期内不同帧时数据包间的保护时隙进行自适应动态调整维护。　　无碰撞信息交互协议的构建依托于阵型的物理拓扑、节点的位置信息，因此高精度协同定位技术是水下移动节点通信传输、集群协作必不可少的重要前提。针对常规静态解算模型由于模糊归一化节点运动导致时空异步问题引入的定位误差，本文构建基于运动补偿融合非共点、非共时测距测速信息的异步协同定位解算模型。最后将协同定位系统的输出位置反馈输入信息交互协议的动态规划算法中判断阵型物理拓扑的最短闭合路径是否发生质变，确定时序分配方案是否需要重置规划。利用MATLABGUI自定义平台设计出了一套以水声通信技术为基础的移动小规模组网系统实现介质访问控制层面上数据信息的轮询式无碰撞交互共享，以及通信测距一体化模式下的高精度协同定位的可视化软件界面，并成功进行组网试验软件系统测试，验证了本文设计研究的无碰撞信息交互协议和协同定位导航算法的可行性与有效性。
作者：	秦斓
专业：	水声工程
导师：	张居成
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2021