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基于水下无线传感器网络的AUV自组网关键技术研究

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 课题研究现状

1.3 论文主要研究内容以及安排

2 AUV 自组网通信系统框架设计

2.1 硬件平台-Gumstix

2.2 操作系统

2.3 协议栈

2.4 套接字接口

2.5 本章小结

3 NS2 水声通信仿真平台 Aqua-sim 研究

3.1 NS2 网络仿真软件

3.2 Aqua-sim 简介

3.3 本章小结

4 AUV 自组网 MAC 层协议研究

4.1 AUV 自组网 MAC 层概述

4.2 AUV 自组网 MAC 层成帧方法

4.3 AUV 自组网 MAC 层分析与协议比较

4.4 MAC 层协议仿真和分析

4.5 AUV 自组网 MAC 层中存在的问题

4.6 本章小结

5 802.11-DNAV 协议的实现与仿真

5.1 水下动态测定 NAV 值的困难之处

5.2 802.11-DNAV 协议实现过程

5.3 802.11-DNAV 协议仿真分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 今后的研究方向

参考文献

致谢

个人简历

发表的学术论文与研究成果

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摘要

水下无线传感器网络集水声通信技术、传感器技术和网络技术于一身,在海洋环境探测领域具有极好的发展前景。但由于水声信道噪声高,传播速率低,衰减大等特点,使得在研究水下无线传感器网络过程中,困难比较多,一些已经成熟的陆上网络协议不能马上拿来应用于水下环境,需要对其进行研究修改,这对研究水下无线传感器网络提出了不小的挑战,并且大多数研究成果仍处于网络验证阶段。因此,如何将水下无线传感器网络与 AUV更好的结合在一起,利用传感器网络实现一定规模的 AUV自组织通信,目前还缺乏有效的技术手段。  本文研究了基于水下无线传感器网络的 AUV自组网所涉及的一些关键技术和内容。提出了一种AUV自组网通信系统的合理解决方案,并对系统框架中的硬件平台、操作系统、协议栈和套接字接口部分分别进行了说明。系统研究了AUV自组网中 MAC层协议,先是对 MAC层中的基本知识和相关概念做了一个综述,然后对现在正在研究的一些 MAC层协议做了详细的介绍,并且使用Aqua-sim水下网络仿真软件对部分协议做了仿真分析。  研究802.11DCF协议的过程中,在水下环境使用该协议时,不能非常精确的测定 NAV(网络分配向量)的值,导致节点在竞争信道资源过程中产生了多余的时延,给网络性能带来了影响。为了获得更好的网络性能,采用基于节点位置动态获得 NAV值的方法,使得节点接入信道的过程更符合水下环境,提高了网络通信性能。

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