基于射线声学的水下传感网络静默定位算法

李浩铭 鄢社锋* 徐立军 季 飞

①(中国科学院声学研究所 北京 100190)

②(中国科学院大学 北京 100049)

③(华南理工大学 广州 510641)

1 引言

随着海洋探索需求增强，水下传感网络技术正在得到越来越多的关注，而为水下传感节点提供定位与导航服务正是水下传感网络的主要任务之一[1]。对于水下传感网络定位技术，近年来国内外学者的关注点主要集中在各节点间是否需要时钟同步[2]、是否考虑声速分布不均匀因素[3–6]、定位协议[7–9]以及定位算法的附加功能[3,4,10,11]等方面。文献[2]提出了一种各节点时钟同步情况下基于双程时间测量的水声定位算法，该算法在常声速梯度假设下，采用高斯-牛顿法对目标位置进行估计。文献[3]提出了联合解决水下传感网络中定位和时钟同步的算法，待定位节点与信标节点间采用应答方式获取双程传播时延，并引入一个积分常数来修正声速分层的影响。文献[4]提出了基于双程时延测量的位置和时钟联合估计方法，采用等效常梯度声速剖面来解决声速分布不均带来的定位误差，但定位过程较复杂，周期较长。文献[5]提出了各节点间时钟已同步条件下考虑声线弯曲的水下传感网络定位算法，通过卡尔曼滤波优化接收到的时延信息，再采用凸优化方法对待定位节点位置进行估计。文献[6]提出了基于双程时延测量并结合声线跟踪的定位算法，采用高斯-牛顿法估计最优的待定位节点位置，但在信标节点布阵不佳时，算法发散。文……