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水下传感器网络及目标定位

吉林大学出版社 - 2018.6

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在信息化日益突出的海战场上,水下威胁越来越大,靠单个水声传感器很难在广阔监测海区实现目标定位跟踪,如果能把多个水声传感器通过网络技术互连,实现各个平台的信息共享和融合,这将大大提高对水下目标探测和定位跟踪的能力,远远超过单个传感器所能达到的水平,所以水下信息网的研究受到关注。水下信息网是海洋信息技术在军事及民用海洋领域应用的主要体现,而声学目标定位跟踪是水下信息网的主要功能。作为海洋信息技术在海洋领域应用的主要体现,水下信息网的构建和完善日益引起各方的高度关注。
近年来,随着无线通信技术、分布式计算技术、传感器技术和微机电系统技术的快速发展与融合,作为一项新兴的IT热点领域,无线传感器网络(WSN)[1,2]以其先进的理念和广泛的应用前景日益受到全世界学术界与工业界的高度关注。无线传感器网络被认为是继因特网之后,将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT热点技术。美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中,分别将其列为21世纪最具影响的21项技术和改变世界的10大新技术之一。它强大的感知和组网能力与具体应用相结合时往往会产生令人意想不到的效果,应用WSN执行监测任务都收到了奇效。所以设想利用WSN的技术及网络功能搭建水声传感器网络来实现水下网络信息化,通过水声通信和自组织路由技术,在无人干预的条件下自行组成网络,通过多跳中继方式将节点观测数据汇聚至sink节点进行信息融合,这将为水下目标定位跟踪等应用提供新的思路。
目标被动定位技术在海洋领域具有十分重要的地位,它始终是备受关注和研究的重大课题。对于军事系统来说,它有助于对水下目标正确估计和精确打击,为最终摧毁、消灭对方及本海域防护等应用提供了技术保障。同时目标定位技术也被广泛地应用于民用领域,如在海洋环境监测领域中需要对海底地震源进行定位、石油勘探中需对爆破源定位、水下生物体生活规律的研究等都需要目标定位技术。所以在水声工程中,水下目标的定位技术在其中扮演着极其重要的角色,它是水声技术中的一个最为重要且基本的问题,对于水下目标定位技术的研究具有非常重要的意义。

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