4、水下传感器网络异步定位技术解析

水下传感器网络异步定位技术解析

1. 引言

在水下传感器网络中，实现准确的节点定位是一项关键任务。由于水下环境的复杂性，如信号传播延迟、时钟异步等问题，给定位带来了很大挑战。本文将详细介绍一种异步定位方法，包括移动性预测、定位优化问题的定义、位置求解以及性能分析等方面。

2. 移动性预测

2.1 AUVs 移动性预测

AUVs（自主水下航行器）作为锚节点为传感器节点提供辅助定位服务，需要已知其位置 $(X_n, Y_n, Z_n)$。由于 $Z_n$ 可通过安装在 AUV 上的压力传感器获取，因此主要预测其垂直和水平位置 $X_n$ 和 $Y_n$。
- 预测速度计算 ：对于 AUV $n$，在时刻 $t$ 的垂直和水平速度分别为 $\mu_{n,x}(t)$ 和 $\mu_{n,y}(t)$，预测速度 $\mu_n(t)$ 计算公式如下：
[
\mu_n(t) = \sum_{m = 1}^{l} a_m \mu_n(t - m\delta)
]
其中，$\mu_n(t - m\delta) = (\mu_{n,x}(t - m\delta), \mu_{n,y}(t - m\delta))$ 是 AUV $n$ 在时刻 $t - m\delta$ 的历史速度，可通过不同方法获取。$l$ 表示预测步长，$\delta$ 表示采样周期，$a_m$ 表示预测系数，满足 $\sum_{m = 1}^{l} a_m = 1$ 且 $a_m \in [0, 1]$，可通过 Durbin 算法获取。
- 预测位置计算 ：时刻 $