水下无线传感网讲解
基于无线传感器网络的地下水位监测与预测研究
基于无线传感器网络的地下水位监测与预测研究地下水位监测与预测是水资源管理的重要组成部分，对于合理利用和保护地下水资源具有重要意义。
无线传感器网络（WSN）作为一种有效的监测工具，具有低功耗、高可靠性、易部署等特点，因此在地下水位监测与预测领域具有广泛的应用前景。
本文将探讨基于无线传感器网络的地下水位监测与预测研究，以期为相关技术的发展和应用提供参考。
首先，本文将介绍无线传感器网络在地下水位监测中的应用。
无线传感器网络由大量分布在地下的传感器节点组成，这些节点能够实时感知周围环境的参数，并将数据传输至基站进行处理和分析。
在地下水位监测中，传感器节点可以被埋设在井底或者其他合适的位置，通过测量地下水位、温度、湿度等参数，提供准确的监测数据。
同时，传感器节点之间可以通过自组织的方式进行通信，构建起一个覆盖范围广泛的监测网络。
其次，本文将分析基于无线传感器网络的地下水位监测与预测系统的关键技术。
其中，传感器节点的部署策略是影响监测精度的重要因素。
合理的节点布局能够有效覆盖监测区域，确保监测数据的准确性和可靠性。
另外，数据传输和处理的技术也是该系统的关键问题。
由于传感器节点数量庞大，节点之间的通信产生的大量数据需要高效地传输和处理，以保证监测数据的及时性和准确性。
然后，本文将讨论基于无线传感器网络的地下水位预测模型。
通过采集和分析历史数据，可以建立地下水位的预测模型，为水资源管理和决策提供科学依据。
预测模型可以基于传感器节点监测到的地下水位数据，采用时间序列分析、神经网络、支持向量机等方法进行建模和预测。
通过预测模型，可以对地下水位的变化趋势进行准确预测，并及时采取相应的管理和调控措施。
最后，本文将探讨基于无线传感器网络的地下水位监测与预测系统的应用前景和挑战。
无线传感器网络在地下水位监测与预测领域具有广阔的应用前景，可以为水资源管理部门提供及时准确的数据支持，从而实现地下水资源的合理利用和保护。
然而，系统部署、能源管理、数据传输与处理等方面的技术挑战仍然存在，需要进一步的研究和解决。
水下无线通信网络研究与设计
水下无线通信网络研究与设计近年来，随着海洋经济的不断发展，水下工程日益增多，水下通信网络的需求与日俱增。
不论是测量海底地形还是水下油气开发，都需要可靠的水下通信网络支持。
但是，水下环境的复杂性使得水下通信存在着许多技术难题，如信号传输距离短、信号传播衰减大、水下干扰严重等。
本文将阐述水下无线通信网络的基本原理、技术难题及现有解决方案，并探讨未来水下无线通信网络的发展趋势。
一、水下无线通信网络的基本原理水下无线通信网络是指通过水下传感器、水下节点等设备在水下环境中组成的一种无线通信网络，其基本原理与地面无线通信网络类似。
一般来说，水下通信网络由以下几个组成部分：1. 水下节点：水下节点是指能够接收或发送信息的水下设备，可以是传感器、水下机器人等。
在水下无线通信网络中，水下节点相当于手机或电脑等终端设备。
2. 水下信道：水下信道指的是信号在水下传输过程中所经过的介质，也称为水下传播媒介。
水下信道的难点在于信号传输距离短、传播路径不稳定、海水对信号的衰减大等。
3. 水下中继器：水下中继器可以增强信号的传输距离和传输能力，在水下通信网络中起到增信、放大等作用。
在水下通信网络中，水下中继器相当于网络交换机。
二、水下通信网络存在的技术难题1. 信号传播距离短：由于水的折射率比空气大，水下信号的传播距离相对较短。
2. 信号传播路径不稳定：水下信道中的传播路径常常发生折射、散射等现象，这些现象会导致信号传播路径不稳定。
3. 海水对信号的衰减大：由于海水中含有各种离子、浮游生物及悬浮物，这些物质会吸收和散射信号，导致信号衰减大，传输信号失真。
4. 水下干扰严重：在水下环境中，机器人、鱼类、海藻等各种生物都会干扰水下信号的传播。
三、现有解决方案针对上述水下通信存在的技术难题，已有许多解决方案被提出，如下：1. 采用超声波通信：超声波在水中的传播速度高，传输距离比较远，可以对改善水下通信质量产生积极效果。
2. 采用激光通信技术：由于激光具有窄束衍射、波长短等特点，在海水中的传输距离几乎不受影响，其传输序列可以高达1Gbps。
水下无线传输方案
水下无线传输方案简介随着科技的不断进步，水下通信变得越来越重要。
在许多应用场景，例如海洋研究、海底油田开发等，水下无线传输方案成为了解决数据传输的关键。
本文将介绍水下无线传输方案的背景、技术原理和应用。
背景水下通信是指在水下环境中进行数据的传输和通信。
由于水的高密度和强烈的吸收性质，水下通信相比于陆地通信面临很多挑战。
为了解决这些问题，水下无线传输方案应运而生。
水下无线传输方案可以通过无线电波、激光光束或声音等方式进行信号传输。
其中，无线电波是最常用的水下无线传输方案。
使用合适的调制技术和编码技术，可以在水下环境中实现高速、可靠的数据传输。
技术原理水下无线传输方案的技术原理主要涉及信号传输、调制技术和编码技术。
信号传输水下无线传输方案中，信号传输是关键环节。
传统的电磁信号在水下传播极为困难，容易被水的吸收和散射。
因此，采用特定的频段和调制方式可以提高信号传输距离和质量。
调制技术调制技术是将需要传输的信息转换成适合在水下环境中传播的信号的过程。
常见的调制技术包括频移键控调制（FSK）、相移键控调制（PSK）和正交频分复用（OFDM）等。
通过合理选择调制方式，可以提高抗干扰能力和传输速率。
编码技术编码技术是将数字信号转换成模拟信号或其他形式的信号，再进行传输的过程。
常见的编码技术包括差分编码、调幅编码和Turbo编码等。
编码技术可以提高传输的可靠性和容错能力。
应用水下无线传输方案在许多领域都有广泛的应用。
海洋研究水下无线传输方案在海洋研究中发挥重要作用。
科研人员可以通过水下传输方案将潜水器或传感器采集的数据传回陆地，以便分析和研究海洋生物、海洋地质和海洋环境等。
海底油田开发水下无线传输方案在海底油田开发中起到关键作用。
通过水下传输方案，工程人员可以监控油井和设备的状态，并实时传输数据到岸上的控制中心，以便做出及时的调整和决策。
水下机器人水下无线传输方案在水下机器人领域有着广泛的应用。
水下机器人可以通过水下传输方案与地面操作员进行实时通信，完成各种任务，例如海洋资源开发、海上救援和水下探险等。
水下传感器网络及目标定位研究的开题报告
水下传感器网络及目标定位研究的开题报告一、研究背景水下传感器网络是指利用多个水下传感器节点进行数据采集、处理、传输等功能的网络系统。
它可以在海洋、湖泊、河流等水域中进行科学研究、军事侦察、资源勘探等活动。
目标定位是水下传感器网络的一个核心应用，它可以精确定位相关目标的位置信息，可以广泛应用于海洋生态环境监测、船只导航、潜水器自主探测等领域。
目前，水下传感器网络和目标定位技术已经得到较为广泛的研究和应用。
然而，在实际应用中，水下环境的复杂性和其信道特性的不确定性给水下传感器的部署和数据处理都带来了挑战，同时目标的运动轨迹等因素的不确定性也给目标定位带来一定的难度。
因此，需要在这些方面继续深入研究，进一步提高水下传感器网络和目标定位技术的稳定性和鲁棒性。
二、研究目的和意义本研究旨在探究基于水下传感器网络的目标定位技术，结合水下环境的特殊性质，设计新的目标定位算法和优化方案，提高目标定位算法的精度和鲁棒性。
具体目的和意义如下：1. 研究水下传感器网络的部署方法和优化方案，提高网络的稳定性和覆盖范围。
2. 研究目标运动轨迹的预测方法和优化方案，提高目标定位的精度和鲁棒性。
3. 研究数据处理算法和优化方案，提高数据处理的效率和准确性。
4. 设计并实现水下传感器网络和目标定位系统的实验平台，验证所提出的算法和方案的可行性和有效性。
5. 推广水下传感器网络和目标定位技术的应用，为海洋生态保护、资源勘探、军事侦察等领域提供技术支持。
三、研究方法和内容1. 研究水下传感器网络的部署方法和优化方案，包括传感器节点的选择、部署密度、通信方式、网络拓扑结构等方面。
通过实验和模拟分析，优化水下传感器网络的性能和覆盖范围。
2. 研究目标运动轨迹的预测方法和优化方案，主要包括利用传感器节点采集的数据对目标运动轨迹进行预测、利用机器学习算法对目标运动轨迹进行预测等方面。
通过实验和模拟分析，优化目标定位算法的性能和精度。
3. 研究数据处理算法和优化方案，主要包括数据传输、数据聚合、数据分类等方面。
【2015-12】水下传感器网络综述
1水声通信由于声音（Acoustic）在水中的衰减低，声波通信成为在水下环境中最通用和应用最广泛的技术，尤其是在热稳定的深水区域。
声波通信的主要限制因素是浅水区域中的温度梯度差异、海面噪声和反射折射引起的多径传播；次要的限制因素是水中声速（约为1500米/秒）慢，也限制了其通信效率。
所以，水声通信受到严重的带宽限制和干扰限制，难以实现短距离、高带宽通信。
综观整个水声通信的发展历程，就是不断地与这些干扰相抗争的过程。
例如：根据不同的干扰特点，选择抗干扰能力强的编（解）码方法和调制方式；采用各种抑制干扰的技术；采用分集的办法来抵抗衰落；采用均衡技术抵消信道缺陷引起的畸变；采用自适应技术来适应信道特性的变化以及增加功率等。
水声通信在几KHz到几十KHz的带宽下，可以实现1-2000公里距离的通信，在小于1公里范围的短距离通信中，水声通信在几十KHz带宽下，数据传输速率可达100kbps，带宽效率可达几个bits/sec/Hz。
2水下无线通信网络安全关键技术研究研制低成本、高能效、高可靠性、高安全性的水下无线通信网络对于海洋环境监控、海洋资源开发等研究领域具有重要的理论意义和经济价值。
由于受自身特性限制和水声通信环境制约，水下无线通信网络面临各种威胁和攻击，然而现有的水下通信研究多以节省能耗、延长网络寿命为出发点，忽视了潜在的安全问题。
因此，研究现有水下无线通信技术存在的安全隐患，针对其面临的安全威胁和安全需求，设计适用于水下无线通信网络的安全技术和安全体系，具有重要的意义。
本文对水下无线通信网络的若干安全关键技术进行了研究，并提出了一种适用于水下无线通信网络的安全体系。
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)最早可以追溯到20 世纪末，它以其低成本、低能耗、自组织和分布式的特点为网络带来了一场信息感知的变革。
无线传感器网络在城市管理、环境监测、军事国防、生物医疗等领域都表现出了很好的应用前景。
工程勘察船的水下无线传感网络技术
工程勘察船的水下无线传感网络技术随着海洋资源的逐步开发和利用，工程勘察船在海洋勘察、石油勘探、港口建设等领域扮演着重要角色。
在进行海底勘测和数据采集的过程中，水下无线传感网络技术的应用可以极大地提高工程勘察船的效率和准确性。
水下无线传感网络技术是指通过水下传感器节点和水下通信设备构建的一种无线传感网络系统。
该技术可以实现对水下环境的实时监测、传感器节点之间的数据传输和协调控制。
对于工程勘察船来说，水下无线传感网络技术的应用具有以下几个方面的优势：首先，水下无线传感网络技术可以提高工程勘察船的勘测效率。
传统的水下勘测工作通常需要人工潜入水下进行操作，存在危险性和效率低下的问题。
而水下无线传感网络技术可以实现远程无线监测和控制，减少人工干预，提高勘测效率。
通过部署水下传感器节点，工程勘察船可以实时获取水下环境的温度、盐度、流速、浊度等数据信息，为勘测工作提供更准确的参考。
其次，水下无线传感网络技术可以提高工程勘察船的数据采集精度。
传统的勘测数据采集需要通过潜水员手动搜集数据，存在人为误差和数据不准确的问题。
而水下无线传感网络技术可以实现对多个水下传感器节点的数据同时采集和处理，减少了人为干扰和误差，提高了数据采集的准确性。
此外，水下传感器节点可以通过互相通信和协调，实现数据的自动校正和补偿，进一步提高数据采集的精度和可靠性。
此外，水下无线传感网络技术可以提高工程勘察船的实时监测能力。
在海洋工程勘察和建设过程中，对海洋环境的实时监测是十分重要的。
传统的监测方法往往存在采样周期长、数据更新慢的问题，无法及时获取最新的数据信息。
而水下无线传感网络技术可以实现对水下环境的实时监测，并通过无线通信将数据传输至工程勘察船舰上。
工程勘察船可以随时通过监测系统获取当前海洋环境的数据变化情况，及时掌握海洋工程的动态，做出相应的调整和决策。
最后，水下无线传感网络技术还可以提高工程勘察船的安全性和可靠性。
海洋工程勘察和建设常常面临恶劣的海洋环境和复杂的海底地理条件，存在一定的安全风险。
水下传感器网络技术研究及应用
水下传感器网络技术研究及应用近年来，随着现代科技的不断发展，水下传感器网络技术已经得到广泛的应用。
这种技术可以有效地用于海洋探测、石油勘探、水下防御等多个领域，因此备受各方关注。
在本文中，我们将探讨水下传感器网络技术的研究及应用。
一、水下传感器网络技术简介水下传感器网络是一种由多个装载传感器和节点的无线网络连接组成的系统。
通过这种系统，可以在海洋中实时监测水下环境的变化，以及进行海底勘探和资源探测等工作。
这种技术可以通过多种方式实现，包括声波、电磁、光学等。
其中，声波是目前应用最为广泛的传感器网络技术。
由于水下环境特殊，水下传感器网络中的节点必须能够保持稳定，以便进行有效的通信。
同时，节点间的信号传输距离也必须受到限制，以免信号过于受限。
此外，由于水下环境对信号深度、温度、盐度等有很大的影响，因此传感器节点的位置和数量也必须得到精确计算。
二、水下传感器网络的应用领域水下传感器网络技术可以在很多领域得到应用。
以下是其中的几个例子：1. 海洋探测：通过水下传感器网络，可以检测海洋中的水质变化、气候变化等情况。
2. 石油勘探：利用传感器节点探测水下沉积物、油藏和天然气等。
3. 水下防御：水下通信和水声传感器技术可应用于水下匿踪、敌方舰艇的追踪和战术侦察等。
4. 海洋资源探测：通过传感器网络，可以检测海底矿物、海洋资源等。
5. 水下文物修复：借助传感器网络技术，可以定位沉船文物及其附属物。
三、水下传感器网络的应用案例1. 海底探测：美国国家海洋和大气管理局利用传感器网络，成功探测到了位于北极的一艘失事船只，保护了极地环境。
2. 水下视频监控：美国海军利用水下传感器网络技术，进行水下视频监控，并成功远程监视人员及设备状态。
3. 水声通信：美国海军及德国官方机构广泛使用水声通信，实现水下无线通讯。
四、水下传感器网络技术的发展前景水下传感器网络技术应用前景广阔，这种新型的技术已经开始应用于日常生产、科研和军事领域。
美国水下传感器网络
美国水下传感器网络美国海军于1997年提出“网络中心战” 概念后，在国防部骨干路由器网的支持下，以协同作战能力网络为主体，为实现对地面、空中、太空、水面通信平台的全球点对点链接，建立起实施网络中心战的联合传感器网络，可以对陆海空实施广泛而连续的监视。
由于水下通信节点的缺失，这个强大的立体信息网无法为美国海军提供监视水下目标的能力，因而建立海底传感器网络，完备联合传感器网络功能成为关注的焦点。
为了弥补这一缺憾，增强海洋数据收集和水下预警能力，美国海军自1998年起持续开展了广域“海网”(Seaweb)的海底水声通信网络试验，很快证实了利用声学进行水下组网的可行性，并衍生出一系列水声网络计划和应用，展现了水声网络应用的广阔前景。
一、发展背景水下传感器网络是由布放在海底、海中的传感器节点和海面浮标节点以及它们之间的双向声链路组成的分布式、多节点、大面积覆盖水下三维区域，可以对信息进行采集、处理、分类和压缩，并可以通过水下通信网节点以中继方式回传到陆基或海基的信息控制中心的综合系统。
美国是最早开展水下传感器网络研究的国家，在最近二三十年里取得了长足的进步。
美国海军大力开展水下无线网络通信能力建设，有着深刻的历史背景和紧迫的现实需要。
濒海作战需求是水下传感器网络发展的根本动力。
20世纪90年代以来，在“由海向陆”等国防部战略方针的指引下，美国海军的战略重点逐渐由深海向浅海转移，并制定了深化这一战略的《21世纪海上力量》和《海军转型规划纲要》，提出建设水下传感系统，打造海军“军队网络”的水下网络，发展“由海底到太空”的网络联通能力，从而实现对濒海战场环境及时和准确的认知。
美国海军现有水下侦测能力的不足是水下传感器网络发展的现实因素。
由于缺乏有效监视水下目标的能力，特别是面对濒海作战的探潜、反潜和猎雷需求，美国海军必然要增加水下探测距离和分辨率，提高水下战场信息控制能力，扩大水声预警探测范围。
为此，美国海军大力发展水下传感器网络，将之作为防御战场和安全屏障，保卫美国的领海安全、海军部队和海上力量。
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水下无线传感器网络摘要：水下无线传感器网络是一种包括声、磁场、静电场等的物理网络，它在海洋数据采集、污染预测、远洋开采、海洋监测等方面取得了广泛的应用，将在未来的海军作战中发挥重要的优势。
描述了水下无线传感器网络的研究现状，给出了几种典型的水下无线传感器网络的体系结构，并针对水下应用的特点，分析了水下无线传感器网络设计中面临的节点定位、传感器网络能量、目标定位等诸多难题，最后根据应用需求提出了水下无线传感器网络研究的重点。
关键词：水下无线传感器网络；能量；定位1．引言水下无线传感器网络是使用飞行器、潜艇或水面舰将大量的(数量从几百到几千个)廉价微型传感器节点随机布放到感兴趣水域，节点通过水声无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给接收者。
近年来，水下无线传感器网络技术在国内外受到普遍关注，正在被广泛用于海洋数据采集，污染预测，远洋开采，海难避免，海洋监测等。
水下无线传感器网络具有传统传感器技术无法比拟的优点[1]：传感器网络是由密集型、成本低、随机分布的节点组成的，自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃；分布节点的多角度和多方位的信息融合可以提高数据收集效率并获得更准确的信息；传感网络使用与目标近距离的传感器节点，从而提高了接收信号的信噪比，因此能提高系统的检测性能；节点中多种传感器的混合应用使搜集到的信息更加全面地反映目标的特征，有利于提高系统定位跟踪的性能；传感器网络扩展了系统的空间和时间的覆盖能力；借助于个别具有移动能力的节点对网络的拓扑结构的调整能力可以有效地消除探测区域内的阴影和盲点。
因此，传感器网络能够应用于恶劣的战场环境。
在军事领域，通过多传感器系统的密切协调，形成空-舰-陆基传感器构成的多传感器互补监视网络，对目标进行捕获、跟踪和识别。
水下无线传感器网络由于其应用环境的特殊性，要考虑海水盐度、压力、洋流运动、海洋生物、声波衰减等对传感器网络的影响，使水下无线传感器网络的设计比陆地无线传感器网络更难，对硬件的要求更高。
2 水下无线传感器网络的研究现状由于水下无线传感器网络的巨大应用价值，它已经引起世界许多国家军事部门的极大关注。
水下传感器网络技术的发展甚至影响到海军军事战略的变革。
由于水下传感器网络技术的发展，未来的海战可充分发挥近海空间优势。
最早开展水下无线传感器网络研究的国家是美国，早在上世纪50 年代，美国就在大西洋和太平洋中耗巨资建设庞大的水声监视系统(SOSUS)。
近几年美国水下无线传感器网络的较大的项目有：1999~2004 年美国海军研究办公室的SeaWeb 计划；2004 年哈佛大学启动的CodeBlue 平台研究计划；坛上，披露了“近海水下持续监视网”PLUSNet 计划，预计在2015 年前后具备完全作战能力；洛克希德·马丁公司为美国海军研制能够适应近海海域环境、可以快速布防的先进部署系统(ADS)，被用于探测水下敌方潜艇。
随着水下传感器网络技术的成熟，逐渐转向民用。
在民用领域主要用于海洋环境和海洋生物监测、海底科学实验等。
水下传感器网络主要的民用工程有：MBARI 建立的海洋生化监测系统(LOBO)和海洋监测系统(MOOS)、北太平洋中铺设的有缆绳海洋监测系统NEPTUNE 工程[8]和设在纽约西长岛南部的前沿分析观测网络和遥测(FRONT)系统。
2006 年国家自然科学基金将水下移动传感器网络的关键技术列为重点研究方向。
中国科学技术大学、沈阳自动化研究所、中科院计算所等多家高校和研究单位均已开展了无线传感器网络相关领域的研究。
2007 年由中科院上海微系统与信息技术研究所等单位联合承担的“无线传感器网络关键技术及其在道路交通中的应用示范研究”项目通过验收。
随着水下无线传感器网络技术的发展，水下无线传感器网络的节点概念已经由传统的传感器扩大到包括AUV、蛙人、舰艇、潜艇、鱼雷、水雷和水面浮标等在内的新概念节点形式。
新的水下无线传感器网络克服了传统水下无线传感器网络的性能单一、时效差、造价高和布设困难的缺点，具有布防更灵活、适应环境的能力更强、搜集信息更快捷的特点。
新一代的水下网络不仅仅是水声网络，而是一种包括水声、磁场、静电场等综合性的物理网络。
它是集侦察、警戒、指控、通信、导航、定位、目标攻击、综合作战能力的体系。
3 水下传感器网络的基本结构和特征传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点(接收器)和管理节点(服务器)。
传感器节点监测的数据沿着传感器骨干节点(簇首)多跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。
用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
水下传感器节点主要由一个主控制器或CPU组成。
这个控制器通过接口电路与传感器相连。
控制器接收传感器的数据，存储在内存中，然后处理这些数据，并通过声MODEM 发送给其他网络节点。
4 研究中面临的问题4.1 水下声传播的特点陆地上的传感器网络主要靠射频(RF)信号传送信息，而在水下，高频的RF 信号传播衰减很大，事实上，在水下使用的无线电波的频率仅在低频段(30Hz~300Hz)，而且需要较高的发射功率。
光信号不像RF 信号那样有较高的传播衰减，但是有较大的散射。
因此，水下无线传感器网络是基于声信号的无线通信。
水下声信道的限制带宽和各种延迟要求新的可靠的通信协议。
水声无线网络的设计中存在的主要困难是：(1) 水声信号可实现的带宽被严格的限制；(2) 水下信道由于多通道导致严重的衰落，而且水下的衰减是多变的；(3) 由于传感器节点的流动性和能量消耗殆尽导致节点“死亡”，可能造成通信连接的不可靠，比特率出错高和暂时的通信中断可能会出现；(4) 节点的通信范围小，导致网络不能实时处理数据；(5) 在水下不能使用太阳能，电池的能量有限并且不可被更换；(6) 水下无线传感器网络的实时性和能量问题是一对矛盾，信息处理结构的变化使软件必须重新设计；(7) 水下传感器节点会由于密度大而拥塞出现错误。
基于水下声信号传播的特点列出水下无线传感器网络中的设计中存在的主要问题。
4.2 水下无线传感器网络设计中的问题4.2.1 传感器节点定位问题水下传感器网络节点是随机放置的，因为数目众多，节点体积很小和费用上的考虑，每个节点都有GPS 定位系统是不可能的，另外，布放后每个节点位置不是固定的，可能随洋流漂流，给节点的自身定位提出了挑战。
定位是军事应用的基础。
定位问题包括两部分：节点自身定位和外部目标定位，前者是后者的基础。
基于参考节点的节点自身定位问题，很多学者提出了很多定位的方法，这些算法的目的在于使得传感器节点能够被随机地布置在一个给定的区域，并能根据一些参考节点而自动检测它们的自身位置。
无线传感器网络中需要定位的节点称为未知节点(unknown node)，通过人工部署或GPS 系统已知位置的节点称为锚节点(anchor)。
节点的定位包括：绝对定位和相对定位、集中式定位和分布式定位、基于测距的定位和无需测距的定位。
绝对定位的结果是一个标准的坐标位置，如经纬度。
相对定位通常是以网络中部分节点为参考，建立整个网络的相对坐标系统。
集中式定位是把信息传送到某个中心节点进行定位计算的方式，便于从全局角度统筹规划，获得相对精确的位置估计。
分布式定位是尽量将计算量分摊到网络中的各个节点上，以减小对中心节点的计算能力的要求。
无线传感器网络中绝大多数现有的定位方法都包含两个基本步骤：距离(或角度)测量和定位计算。
目前的定位方法有：于接收信号能量的RSSI 定位算法；基于信号到达时间的TOA 定位算法；基于信号到达时间差的TDOA 定位算法；基于邻节点发送信号角度的技术AOA 算法。
计算节点位置的方法有：三角测量法、三边测量法、多边测量法、质心定位算法、多跳定位算法APS、APIT定位算法、极大似然估计法、Hop-Euclidean 定位算法和多维定位算法MSD 等。
在水下无线传感器网络中，通常由于传感器放置于水下，网络节点无法获知确定的位置信息，要求可实现分布式无锚节点的WSN 节点定位机制。
针对水下WSN 会存在很多移动的传感器节点，如AUV、移动机器人等，目前出现了许多移动节点的定位方法。
WSN 定位算法的性能直接影响其可用性。
评价定位算法的标准主要有：定位精度、规模、锚节点密度、节点密度、覆盖率、容错性和自适应性、功耗和代价。
4.2.2 系统能源问题由于水下无线传感器网络的应用特点，使得更换水下节点电池非常困难，因此无线传感器网络的能耗一直是研究人员关注的焦点。
传感器网络节点的能源主要消耗在信息传输和数据处理，而且传输信息比数据处理更消耗电能。
软件上采用好的拓扑控制算法、高效的通信协议和路由协议，硬件上节点内部结构的合理设计、采用低功耗的芯片和改进电池性能是节省能源的关键。
目前关于传感器在实时应用的能量有效计算问题形成了很多拓扑算法。
例如，最小能量途径的算法(LBMER)、HCAN、CDS(Connected DominatingSet)、JSD、蚁群算法等。
所有的这些算法都是基于节约能量的算法。
在无线传感器网络中，介质访问控制(MAC)协议决定无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，用来构建传感器网络系统的底层基础结构。
根据传感器节点无线通信模块发送、接收、侦听和睡眠四个状态消耗能量顺序依次减少的特点，传感器网络MAC 协议为了减少能量的消耗，通常采用“侦听/睡眠”交替的无线信道使用策略。
采用简单高效节能的MAC 协议是无线传感器网络设计应考虑的问题。
与传统网络的路由协议不同，无线传感器网络的路由协议是基于能量优先的。
路由协议的设计目标是，应尽可能地降低能耗，提高能量使用的有效性，避免过度使用低能量节点，从而延长网络生命周期。
同时路由协议不能占用大量的存储空间，尽量减少计算量。
在硬件上，针对传感器节点传输能力有限和传输距离有限，往往需要布设大量节点，廉价和低功耗的传感器节点正在被不断设计出来。
设计新的试验平台减小能耗是研究者研究的方案，出现了Mica2 和MicaDot2，以及NASA JPL 实验室的SensorWeb。
Mica2 选配了新的微处理器和射频芯片，修正Mica 的一些技术缺陷。
Mote 系列的第四代节点Telos 设计上出现了很大改进，通过选用新的微处理器减小休眠工作电流和系统唤醒时间，能耗显著降低。
国内也有许多研究机构根据各自应用的需要开发出了新的节点。
电池技术的进步已逐步在减轻传感器网络的能源瓶颈。
加州大学洛杉矶分校、佛罗里达大学、犹它大学和海军研究实验室用微机电系统(MEMS)技术开发三维形状的微型电池，有望突破这一限制。