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UWSNs中水声通信的关键参数优化研究

作　者: 张甜甜
导　师: 夏娜; 黎明
学　校: 合肥工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 水下传感器网络能耗延时关键参数量子免疫克隆算法(QICA)
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 21次
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内容摘要

水下传感器网络(Underwater Sensor Networks, UWSNs)是由具有声学通信与计算能力的传感器节点构成的水下监测网络系统。由于可以广泛应用于海洋资源勘测、污染监测、辅助导航和战术监视等领域，UWSNs已成为当前研究热点。目前，水下传感器节点主要利用声波实现通信和组网，其通信能耗和延时是关键指标。因此本文从通信参数(数据包长、发射功率)角度出发，设计相应的优化算法，以离线的方式整定出多种环境和条件下最优通信参数组合，以指导实际应用中在线参数选择，从而达到水下传感器网络通信延时小、节能效果好的目标。该研究具有理论意义和实际应用价值。本文的主要研究内容及创新之处如下：(1)构造了一种水声通信能耗与延时数学模型——ECTD1模型，为参数优化奠定了基础。对水声通信的能耗和延时展开分析，考虑了MAC协议和信道编码方法，提出了一种较完备的数学模型，可以综合反映节点通信的数据包长、发射功率、无线收发部件、通信协议以及信道编码方法与通信能耗和延时的关系。(2)提出了基于量子免疫克隆(QICA~2)的关键参数优化算法。由于上述模型是一个组合优化问题，因此本文利用量子免疫克隆算法求解精度高，全局寻优能力强的优点，设计了相应的优化算法，以离线的方式整定多种环境和条件下最优通信参数组合；同时定义了“求解精度”评价指标。大量实验统计结果表明上述算法求解精度高，成功率高，可以作为一种有效的水声通信的关键参数优化方法。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-11
第一章绪论  11-26
  1.1 课题研究背景及意义  11-12
  1.2 水下传感器网络概述  12-21
  1.3 国内外研究现状  21-24
  1.4 课题来源和研究目的  24
  1.5 本论文主要工作和各章内容安排  24-26
第二章水声信道传输特性  26-30
  2.1 引言  26
  2.2 水下声音信号传播衰减  26-28
  2.3 背景噪声  28-29
  2.4 信噪比 SNR  29
  2.5 本章小结  29-30
第三章水下传感器网络中单跳通信 ECTD 模型  30-37
  3.1 引言  30
  3.2 相关工作分析  30-31
  3.3 单跳通信能耗模型  31-33
  3.4 单跳通信延时模型  33-34
  3.5 单跳通信能耗与延时模型 ECTD  34-36
  3.6 本章小结  36-37
第四章基于 QICA 的关键参数优化算法  37-53
  4.1 引言  37
  4.2 相关工作分析  37-38
  4.3 QICA 算法基本理论  38-43
  4.4 算法设计  43-46
  4.5 仿真结果分析  46-51
  4.6 本章小结  51-53
第五章总结与展望  53-55
  5.1 工作总结  53-54
  5.2 进一步工作展望  54-55
参考文献  55-60
攻读硕士学位期间发表的论文  60
攻读硕士学位期间参加的研究课题  60
攻读硕士学位期间获奖情况  60-62

UWSNs中水声通信的关键参数优化研究

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