一种基于时变水声信道的传感器探测网络拓扑控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于时变水声信道的传感器探测网络拓扑控制方法，包括骤：获取某一水域历年来声速剖面数据；构造节点信道状态信息预测网络，包括声速剖面预测网络和通过声速剖面计算信道状态信息的bellhop模型；离线训练结束后，准备部署水下探测网络；根据当前的声速剖面通过bellhop计算出节点初次部署位置处的可探测区域，所有节点广播探测区域集合到水面中心的接收器；中心接收器收集到所有其他节点发送的信息后；将当前及一段时间前的声剖数据输入信道状态信息预测网络，得到一段时间后的信道状态预测信息，根据信道状态变化情况计算节点的休眠时间；向所有节点广播计算好的节点工作状态和休眠时间；传感器探测网络在当前拓扑下展开探测工作。拓扑下展开探测工作。拓扑下展开探测工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时变水声信道的传感器探测网络拓扑控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于时变水声信道的传感器探测网络拓扑控制方法。

技术介绍

[0002]声纳探测包括主动声纳和被动声纳，其中主动声纳是通过主动发送声波信号来探测水中物体的水声设备，适用于探测静止、辐射噪声低的目标。由于水声信道具有噪声大、误码率高、多径效应、传播损失的特点，存在时空不确定性，且传感器节点体积大、能耗高、难以更换电池，因此设计一种适用于声纳探测网络的拓扑控制方法具有很大的挑战。
[0003]目前应用于水声传感器网络的拓扑控制方法主要分为三类：静态部署、运动辅助部署和自调节部署，三类方法在覆盖率、网络能耗与寿命和灵活性上都有不同程度的侧重与优劣。然而，现有的几种部署策略都没有考虑水声信道的时变性。由于水下环境恶劣，如果信道状态发生变化，设计的拓扑控制策略将不能发挥最大的效用。因此，为一种基于时变水声信道的传感器节点状态更新算法，作为一种拓扑控制方法，应用在主动声纳探测网络中。

技术实现思路

[0004]为有效应对水声信道的时空不确定性，本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时变水声信道的传感器探测网络拓扑控制方法，包括下列的步骤：(1)获取某一水域历年来声速剖面数据，归一化处理，将数据划分为训练集、验证集和测试集；(2)构造节点信道状态信息预测网络，包括声速剖面预测网络和通过声速剖面计算信道状态信息的bellhop模型，声速剖面预测网络由LSTM网络构造，输入层输入当前时间及前一段时间不同深度下的声速信息，输出层输出一段时间后不同深度的声速预测信息；bellhop模型输入获取到的LSTM模型输出的某一时间下所有深度的温度信息，输出该时间下所有不同空间分布的传感器节点的探测范围；(3)初始化声速剖面预测网络和bellhop模型参数；在将传感器节点部署到水下前，通过历史数据采用离线训练的方式训练声速剖面预测网络，直到网络收敛；(4)离线训练结束后，准备部署水下探测网络；初始时所有节点在水面，根据当前的声速剖面通过bellhop计算出节点初次部署位置处的可探测区域，所有节点广播探测区域集合到水面中心的接收器；中心接收器收集到所有其他节点发送的信息后，首先，通过重复计算公式(a)s＝argmax
X∈S
|X∩E|/w(x
e
)，(b)C＝C∪s,S＝S\{s},and E＝E\S直到所有探测区域都被覆盖，得到覆盖整个水域的所有传感器节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：范榕，金志刚，苏毅珊，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：