[發明專利]一種水下傳感器數據收集方法、系統、裝置及介質

有效

• 申請號: 202110630335.1
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113408115B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 官權升;成明月
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/00;G01S3/802;G01S3/80;G06F119/10
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭宏謀

本發明公開了一種水下傳感器數據收集方法、系統、裝置及介質，其中方法包括以下步驟：獲取M?1個水聲信號所述水聲信號通過設置在水下自主航行器的圓形陣列獲得；根據水聲信號的功率從M?1個水聲信號中獲取K個水聲信標，以及計算水聲信標對應的傳感器節點的探測概率；獲取水聲信標對應的方位角，根據方位角對K個水聲信標對應的傳感器節點進行分組，并獲取每一組對應的巡航方向；根據探測概率計算每一組的數據收集效率，根據最大數據收集效率對應的一組的巡航方向控制水下自主航行器移動并采集傳感器數據。本發明采用圓形陣列對節點的方向進行探測，使水下自主航行器能夠在節點未知位置情況下收集數據，可廣泛應用于下傳感器數據收集領域。

技術領域

本發明涉及水下傳感器數據收集領域，尤其涉及一種水下傳感器數據收集方法、系統、裝置及介質。

背景技術

在以電池為能量來源的水下傳感器節點中，采用長距離水聲通信進行數據收集需要消耗大量的能量。而水下自主航行器，可以移動至靠近傳感器節點的地方收集數據，利用低能耗，近距離、高速率的通信方式收集數據。使用水下自主航行器收集數據，可以降低水下傳感器節點的能耗，這對電池驅動的水下傳感器節點至關重要。

有許多關于水下自主航行器數據收集方案的研究都是針對節點位置已知的場景，在這些場景中，部署水下自主航行器之前，可以根據節點位置仔細計算水下自主航行器數據收集軌跡。然而，在一些實際應用中，水下傳感器節點的位置是不可知的。在這種情況下，需要一種全新的動態規劃來實現水下自主航行器的數據收集。

發明內容

為至少一定程度上解決現有技術中存在的技術問題之一，本發明的目的在于提供一種針對水下傳感器節點位置未知的情況下，采用基于探測的水下自主航行器動態收集數據的方法、系統、裝置及介質。

本發明所采用的技術方案是：

一種水下傳感器數據收集方法，包括以下步驟：

獲取M-1個水聲信號，所述水聲信號通過設置在水下自主航行器的圓形陣列獲得，所述圓形陣列由M個陣元組成，所述水聲信號為噪聲信號或由傳感器節點發出的水聲信標；

根據水聲信號的功率從M-1個水聲信號中獲取K個水聲信標，以及計算水聲信標對應的傳感器節點的探測概率；

獲取水聲信標對應的方位角，根據方位角對K個水聲信標對應的傳感器節點進行分組，將水下自主航行器能在同一航行軌跡中收集到節點數據的傳感器節點分為一組，并獲取每一組對應的巡航方向；

根據探測概率計算每一組的數據收集效率，根據最大數據收集效率對應的一組的巡航方向控制水下自主航行器移動并采集傳感器數據。

進一步，所述傳感器節點在緩存達到B字節時，周期性地廣播水聲信標；在緩存未達到B字節時，保持靜音。

進一步，所述根據水聲信號的功率從M-1個水聲信號中獲取K個水聲信標，以及計算水聲信標對應的傳感器節點的探測概率，包括：

根據水聲信號的功率和預設的判決方式判斷水聲信號為水聲信標或噪聲信號；

若為水聲信標，將該水聲信標對應的傳感器節點放入探測節點集合中，計算傳感器節點的探測概率；

假設功率被表示為：

探測概率的表達式為：