[发明专利]一种基于水下航行器的水下传感器数据采集方法

说明书

本发明属于水下传感器数据采集领域，涉及一种基于水下航行器的水下传感器数据采集方法。该方法采用水下航行器作为中继转发节点，水下航行器在采集数据时悬停，包括：S1、构建水下航行器中继模型；S2、基于水下航行器中继模型，构建水下航行器悬停点位置模型，并利用水下航行器悬停点位置模型确定水下航行器采集每个水下传感器节点数据时的悬停点位置；S3、根据悬停点位置，采用路径规划算法，得出水下航行器的运动路线；S4、水下航行器按照运动路线将水下传感器节点数据中继转发到水面汇聚节点，完成水下传感器节点的数据采集。本发明可以在水下传感器节点能耗与数据收集时延之间达到平衡，并保证水下航行器中继转发数据时，具有较好的通信质量。

技术领域

本发明属于水下传感器数据采集领域，涉及一种基于水下航行器的水下传感器数据采集方法。

背景技术

水下传感器在海洋资源开发和利用、海洋环境检测等领域有着广泛的应用。水下传感器网络逐渐被人们重视。

数据采集是水下传感器网络的基础应用之一，目前主要基于水下传感器网络，将水下传感器的数据传递到水面汇聚节点。对于节点数量众多、覆盖范围广阔的水下传感器网络，当水下传感器节点和水面汇聚节点不能直接通信时，需要借助于中间的水下传感器节点中继转发数据，这容易造成中间的水下传感器节点能量耗尽、水下传感器网络的使用寿命短暂等问题。

有研究提出一种采用水下航行器遍历相应的水下传感器节点，近距离采集水下传感器节点的数据，然后回到水面上，以无线通信等方式将数据传递到水面汇聚节点的方法，虽然该方法可以充分节省相应的水下传感器节点的能耗，但由于水下航行器运动速率受限，水下传感器节点的数据传递到水面汇聚节点的时长(数据采集时延)会相应变大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于水下航行器的水下传感器数据采集方法。

本发明采用如下的技术方案实现：

一种基于水下航行器的水下传感器数据采集方法，采用水下航行器作为中继节点，水下航行器在采集数据时悬停，包括：

S1、构建水下航行器中继模型；

S2、基于水下航行器中继模型，构建水下航行器悬停点位置模型，并利用水下航行器悬停点位置模型确定水下航行器采集每个水下传感器节点数据时的悬停点位置；

S3、根据悬停点位置，采用路径规划算法，得出水下航行器的运动路线；

S4、水下航行器沿着运动路线将水下传感器节点数据中继转发到水面汇聚节点，完成水下传感器节点的数据采集。

优选地，水下航行器中继模型包括：多个水面汇聚节点、一个水下航行器及多个水下传感器节点，其中：水面汇聚节点通过将水下航行器作为中继节点，来采集水下传感器节点的数据。

优选地，步骤S2包括：

S21、水下传感器节点根据最短距离优先的原则，选择相应的水面汇聚节点作为目的节点；

S22、确定水下航行器中继转发数据的通信中断概率；

S23、根据水下航行器中继转发数据的通信中断概率，基于最小化中断概率的原则，建立水下航行器悬停点位置模型，并利用水下航行器悬停点位置模型确定水下航行器的悬停点位置。

优选地，步骤S22包括：

将源节点和目的节点之间通信的中断概率定义为：目的节点接收信号的瞬时信噪比γ_s低于信噪比门限值γ_th的概率；

将水下航行器中继转发数据的通信中断概率定义为：水下传感器节点发送数据，经由水下航行器中继转发，到达相应的水面汇聚节点这整个通信过程中的中断概率；