[发明专利]一种基于漂浮线缆的海洋立体监测传感器网络部署方法

说明书

本发明提供了一种基于漂浮线缆的海洋立体传感器网络部署方法，其特征是：将若干线状组合节点部署于海洋中，其中，每一所述线状组合节点包括漂浮在海面的水面节点、固定在线缆上的多个缆上水下节点、以及海底节点组成，水面节点、缆上水下节点和海底节点通过缆绳串接成线状组合节点，线状组合节点通过海底锚块固定在海底。该部署方法依据线状组合节点海洋漂浮特性和海洋监测覆盖要求，得出最优海面覆盖节点数目及三维立体覆盖所需节点监测半径条件。本发明可满足海洋监测长时间部署需要，部署成本及算法开销低，监测效率高，可以应用于海洋环境监测、海洋灾害监测与避免、海洋军事安全探测与监视等领域。

技术领域

本发明涉及海洋监测无线传感器网络技术，尤其涉及一种海洋监测无线传感器网络的部署方法，具体涉及一种基于漂浮线缆的海洋立体监测无线传感器网络部署方法，可以应用于海洋环境监测、海洋灾害监测与避免、海洋安全探测与监视等领域。

背景技术

海洋传感器网络(Ocean Sensor Networks,OSNs)是将无线传感器网络(WirelessSensor Networks,WSN)部署到复杂可变的海洋环境中，实现小尺度近距离对海洋环境进行实时监测的一种传感器网络。海洋无线传感器网络一般包括水面无线传感器网络和水下无线传感器网络。水面无线传感器网络一般使用无线电进行通信和组网，而水下无线传感器网络目前主要利用水声实现通信和组网。尽管海洋传感器网络具有难度最大的无线通信信道，比如其海洋水声通信信道具有高时延、时延动态变化、高衰减、高误码率、多径效应、多普勒频散严重、信道高度动态变化以及低带宽等特点，但由于海洋传感器网络可以近距离高密度进行海洋监测应用的部署，能够监测诸如风向、波高、潮汐、水温、光照、水质污染、安全闯入等与海洋相关的信息，可以真正实现海洋数据的实时采集处理，近年来随着世界各国对于海洋权利的日益重视，在环境监测、结构检测、军事监视、灾难避免等领域得到快速发展。

但由于海洋复杂多变的恶劣环境，在海洋上部署可以实现监测的传感器网络不是一个轻而易举的事情，尤其是部署海洋立体监测网络尤为困难。一般来讲，在部署海洋立体监测网络时，可以使用自由漂浮节点、自主航行器(AUVs)、或者采用固定部署方式。由于海流的作用，自由漂浮节点会随着海流自由移动，从而最终会超出通信半径而失去联系，因此不适合需要长期监测的部署情况。而AUV目前价格昂贵，部署一个长期监测网络不太现实。而过去固定部署方式，一般采用单一浮标式节点部署方式，不能够满足对于海洋立体监测的需要。另外一个方面，由于海洋监测网络往往需要结合水面网络和水下网络，使用不同的通信方式，如何根据海洋监测需要，将两种网络结合起来进行有效部署，也是需要研究的问题。此外，由于海洋的海浪、潮汐、水下的海流、洋流等影响，对于部署海洋立体监测网络都需要充分考虑，比如上述因素会导致部署节点移动，但如果能够利用这些移动变害为利，对于部署海洋无线传感器网络的实际应用具有重要意义，是目前该领域的一个重要研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种海洋传感器网络的部署方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于漂浮线缆的海洋立体传感器网络部署方法，其特征是：

将若干线状组合节点部署于海洋中，其中，每一所述线状组合节点包括漂浮在海面的水面节点、固定在线缆上的多个缆上水下节点、以及海底节点组成，水面节点、缆上水下节点和海底节点通过缆绳串接成线状组合节点，线状组合节点通过海底锚块固定在海底；

线状组合节点采用低功率通信模式由水面节点采用水声通信方式发起组内节点组网，海底节点及线缆固定节点采用多跳方式与水面漂浮节点形成线状多跳网络；

所述的水面节点采用高功率通信模式实现水面组网，根据水面漂浮特性，调整监测半径满足水面覆盖要求；

缆上水下节点根据漂浮特性及覆盖要求，调整监测半径及通信半径，实现水下网络立体覆盖监测；

部分水面节点配备GPS定位装置及远距离通信装置。