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传感器|具有水下无线通信能力的传感器节点的发展，为海洋探索提供了新的机遇

电池传感器无线通信无线网络

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传感器|具有水下无线通信能力的传感器节点的发展，为海洋探索提供了新的机遇

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具有水下无线通信能力的传感器节点的发展为海洋探索提供了新的机遇 。 海洋探测时空数据对于海洋科学研究应用、海洋能源开发和水下生态环境利用等具有重要意义 。 目前用于水下无线通信的技术主要有声通信、电磁波通信和光通信 。 声学通信系统已成为最常用的水下无线通信技术之一 ， 因为它能够提供超长距离的连接 。 然而 ， 声波仍然存在许多缺点 ， 包括散射、由于低传播速度导致的高延迟、高衰减、低带宽 。

声波对水下鱼类和哺乳动物的健康也有不良影响 。 根据自然资源防御最近的一份报告 ， 理事会、军用声纳等声学通信网络正在使海洋噪声不断上升 ， 这对水下哺乳动物的健康产生了严重影响 。 基于电磁波的水下通信需要巨大的天线 ， 并且仅限于浅海区域 。 另一方面 ， 在超低频下运行会降低衰减水平 ， 但会带来高硬件成本和低数据速率 。 光波的水下传播在不同波长下也表现出独特的特征 。

1963年 ， 科学家发现 ， 与其他波长相比 ， 蓝色和绿色光的衰减要小得多 。 1966年 ， 吉尔伯特等人实验证实了光波的这种行为 ， 为水下光通信奠定了基础 。 光波具有更高的数据速率和低功耗但传输范围低的优点 。 一种新颖的混合声光水下无线传感器网络被认为是受益于水声通信和光通信的优势 。 光无线通信用于在更短的范围内传输更高的数据 ， 而声学通信用于长距离内的命令和控制 ， 不需要高数据速率 。

之前已经对射频无线传感器网络的能耗和寿命最大化方面进行了值得注意的研究 。 研究人员提出了一种节能路由协议来在WSN中传输信息 。 提出了稳定选举协议和延长稳定选举协议来平衡WSN中的能量消耗并提高网络稳定性 。 科学家研究了声学无线网络的能量效率 ， 用于放大转发方案以及最小能量路由协议 。  他们还提出了一种增强的节能协议 ， 该协议还考虑了传感器节点的深度；同时还对无线网络的研究挑战、本地化方案和部署进行了全面调查 。

今天的无线网络由能量预算有限的电池供电传感器节点组成 。 尽管在为水下通信网络设计不同协议方面进行了显着的研究工作 ， 但尚未对UWOSN的能量收集方法进行重大研究 。 然而 ， 能量收集可以在提高性能和提高UWOSN的寿命方面发挥重要作用 。 由于水下传感器节点不能长时间依靠电池供电 ， 因此能量收集是一种很有前途的解决方案 ， 可以从水环境中的环境资源中提供能量 。

注意到用于陆地通信的能量收集技术不适用于水生环境中的水下传感器节点 ， 因此有必要考虑替代能量收集方法 ， 例如声学压电收集器和微生物燃料电池 。水下水生监测需要精确的定位技术 ， 因为收集的数据只有在节点的位置已知一定精度时才有用 。 尽管如此 ， 无线网络中传感器的定位也是一项至关重要且具有挑战性的任务 ， 尤其是对于可以扩展到大量传感器节点的监控应用而言 。

一些声学水下传感器网络基于到达时间差的定位技术已经被提出 ， 它考虑了不同的参数 ， 如信号传播模型、网络拓扑、环境因素、定位精度、锚节点的数量、锚节点的几何形状和锚节点的相对位置 。 传感器节点到锚点 。 然而 ， 用于水声通信信道中距离估计的时间差测量受多径影响很大 。 基于接收信号强度的距离估计并没有引起无线网络定位的太多关注 ， 因为声学通信的多径传播使得难以实现准确的距离估计 。 然而 ， 水声通道在某些水深表现出良好的传输特性 ， 可以考虑基于RSS的距离估计 。

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