[发明专利]一种水下无线传感网同步与定位方法及系统

权利要求书

1.一种水下无线传感网同步与定位方法，其特征在于，包括：

布设若干基准节点，基准节点设置标准时钟，基准节点定时广播带有时间戳和位置信息的数据包；

待定位同步节点设置本地时钟，实时接收所述数据包；

根据所述标准时钟和本地时钟时间计算得到基准节点和待定位同步节点间的伪距；

预处理基准节点和待定位节点位置数据和时间数据；

根据待定位同步节点目前运动状态，分别进行时间同步和定位；

其中所述预处理基准节点和待定位同步节点位置数据和时间数据，具体包括：

采集导入发送数据包的第i号基准节点的坐标(x_i，y_i，z_i)；

采集数据包离开第i号基准节点的标准时间t_s和数据包到达待定位同步节点时的本地时间t′_o；

根据六轴传感器的传感器数值估计待定位同步节点的近似位置坐标

根据本地时钟时间估计待定位同步节点处本地时间与标准时间近似差值

将数据包到达待定位同步节点时的位置(x_u，y_u，z_u)和时间差t_u标示为近似位置坐标近似差值和增量之和，即：

其中t_u为数据包到达待定位同步节点时本地时间t′_o与标准时间t_o差值，即t_u＝t′_o-t_o；

代入伪距计算公式得到该基准节点和待定位同步节点间的近似伪距：

其中Δz为待定位同步节点深度，满足Δz＝z_u-z_i；

得到所述增量间关系：

Δρ_i＝a_xiΔx_u+a_yiΔy_u-cΔt_u；

其中Δρ_i为该基准节点和待定位同步节点间的近似伪距与伪距ρ_i间差值，a_xi，a_yi表示由近似位置指向第i号基准节点的单位矢量的方向余弦。

2.根据权利要求1所述的一种水下无线传感网同步与定位方法，其特征在于，所述伪距计算，包括以下步骤：

导入信号传播速度c；

采集读取所述数据包离开基准节点时的标准时间t_s和数据包到达待定位同步节点时的本地时间t′_o；

代入公式：ρ_i＝c(t′_o-t_s)计算得到该基准节点和待定位同步节点间的伪距ρ_i。

3.根据权利要求1所述的一种水下无线传感网同步与定位方法，其特征在于，所述基准节点布设在岸基、水面或者上方，具有能量补给功能，用于广播能让待定位同步节点稳定准确接收到的定位和同步信息。

4.根据权利要求2所述的一种水下无线传感网同步与定位方法，其特征在于，所述待定位同步节点设置有测量节点位置深度和相对位移的装置。

5.根据权利要求4所述的一种水下无线传感网同步与定位方法，其特征在于，所述装置包括水压传感器和六轴加速度传感器。

6.根据权利要求1所述的一种水下无线传感网同步与定位方法，其特征在于，所述根据待定位同步节点目前运动状态具体为：

根据待定位同步节点静止或者移动分别执行后续对应静止节点时间同步和定位工作或者移动节点同步和定位工作。