[发明专利]一种水下传感器数据收集方法、系统、装置及介质

说明书

本发明公开了一种水下传感器数据收集方法、系统、装置及介质，其中方法包括以下步骤：获取M‑1个水声信号所述水声信号通过设置在水下自主航行器的圆形阵列获得；根据水声信号的功率从M‑1个水声信号中获取K个水声信标，以及计算水声信标对应的传感器节点的探测概率；获取水声信标对应的方位角，根据方位角对K个水声信标对应的传感器节点进行分组，并获取每一组对应的巡航方向；根据探测概率计算每一组的数据收集效率，根据最大数据收集效率对应的一组的巡航方向控制水下自主航行器移动并采集传感器数据。本发明采用圆形阵列对节点的方向进行探测，使水下自主航行器能够在节点未知位置情况下收集数据，可广泛应用于下传感器数据收集领域。

技术领域

本发明涉及水下传感器数据收集领域，尤其涉及一种水下传感器数据收集方法、系统、装置及介质。

背景技术

在以电池为能量来源的水下传感器节点中，采用长距离水声通信进行数据收集需要消耗大量的能量。而水下自主航行器，可以移动至靠近传感器节点的地方收集数据，利用低能耗，近距离、高速率的通信方式收集数据。使用水下自主航行器收集数据，可以降低水下传感器节点的能耗，这对电池驱动的水下传感器节点至关重要。

有许多关于水下自主航行器数据收集方案的研究都是针对节点位置已知的场景，在这些场景中，部署水下自主航行器之前，可以根据节点位置仔细计算水下自主航行器数据收集轨迹。然而，在一些实际应用中，水下传感器节点的位置是不可知的。在这种情况下，需要一种全新的动态规划来实现水下自主航行器的数据收集。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种针对水下传感器节点位置未知的情况下，采用基于探测的水下自主航行器动态收集数据的方法、系统、装置及介质。

本发明所采用的技术方案是：

一种水下传感器数据收集方法，包括以下步骤：

获取M-1个水声信号，所述水声信号通过设置在水下自主航行器的圆形阵列获得，所述圆形阵列由M个阵元组成，所述水声信号为噪声信号或由传感器节点发出的水声信标；

根据水声信号的功率从M-1个水声信号中获取K个水声信标，以及计算水声信标对应的传感器节点的探测概率；

获取水声信标对应的方位角，根据方位角对K个水声信标对应的传感器节点进行分组，将水下自主航行器能在同一航行轨迹中收集到节点数据的传感器节点分为一组，并获取每一组对应的巡航方向；

根据探测概率计算每一组的数据收集效率，根据最大数据收集效率对应的一组的巡航方向控制水下自主航行器移动并采集传感器数据。

进一步，所述传感器节点在缓存达到B字节时，周期性地广播水声信标；在缓存未达到B字节时，保持静音。

进一步，所述根据水声信号的功率从M-1个水声信号中获取K个水声信标，以及计算水声信标对应的传感器节点的探测概率，包括：

根据水声信号的功率和预设的判决方式判断水声信号为水声信标或噪声信号；

若为水声信标，将该水声信标对应的传感器节点放入探测节点集合中，计算传感器节点的探测概率；

假设功率被表示为：

探测概率的表达式为：