水下传感器网络的应用和挑战研究
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。
水下声学监测的传感器网络设计
水下声学监测的传感器网络设计一、引言在当今科技飞速发展的时代，水下声学监测在海洋科学研究、资源勘探、环境保护以及国防安全等领域发挥着至关重要的作用。
为了实现高效、准确和全面的水下声学监测，设计一个合理且有效的传感器网络成为了关键。
二、水下声学监测的需求与挑战（一）监测需求水下声学监测的需求多种多样，包括对海洋生物的声学行为监测、海底地质结构的探测、水下航行器的跟踪以及海洋环境噪声的评估等。
不同的应用场景对监测的精度、范围、频率响应等都有特定的要求。
（二）环境挑战水下环境复杂且恶劣，给声学监测带来了诸多挑战。
水的压力、温度、盐度等因素都会影响声音的传播速度和衰减特性。
此外，水流、海洋生物的活动以及海底地形的变化也可能导致声学信号的干扰和失真。
（三）技术难题在水下声学监测中，传感器的功耗、数据传输的可靠性、传感器节点的定位精度以及网络的同步性等都是需要解决的技术难题。
三、传感器网络的组成与架构（一）传感器节点传感器节点是网络的基本单元，通常包括声学传感器、信号处理模块、电源模块和通信模块。
声学传感器负责接收水下声学信号，信号处理模块对其进行放大、滤波和数字化处理，电源模块为节点提供能量，通信模块则用于与其他节点或基站进行数据传输。
（二）网络架构水下声学传感器网络的架构可以分为集中式、分布式和混合式。
集中式架构中，所有数据都传输到一个中心节点进行处理和分析；分布式架构中，每个节点都具有一定的处理能力，可以独立地完成部分数据处理任务；混合式架构则结合了两者的优点，在局部区域采用分布式处理，而在全局范围内采用集中式管理。
四、传感器节点的设计要点（一）声学传感器的选择声学传感器的性能直接影响监测的效果。
在选择时，需要考虑其灵敏度、频率响应范围、指向性以及噪声水平等参数。
例如，对于监测低频海洋生物声学信号，需要选择具有较低频率下限和较高灵敏度的传感器；而对于跟踪高速移动的水下目标，则需要具有良好指向性和快速响应能力的传感器。
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。
水下传感器网络的构建与应用
水下传感器网络的构建与应用在当今科技飞速发展的时代，水下传感器网络作为一种新兴的技术手段，正逐渐在多个领域展现出其独特的价值和广阔的应用前景。
从海洋科学研究到水下资源勘探，从环境监测到军事防御，水下传感器网络都发挥着不可或缺的作用。
水下传感器网络是由部署在水下的多个传感器节点组成的分布式网络系统。
这些传感器节点能够感知水下环境中的各种物理、化学和生物参数，如水温、水压、盐度、溶解氧浓度、水流速度、污染物浓度以及海洋生物的活动等，并通过无线通信方式将采集到的数据传输到岸上的控制中心或其他节点进行处理和分析。
构建水下传感器网络面临着诸多技术挑战。
首先是通信问题。
由于水对电磁波的强烈吸收和散射作用，传统的无线通信技术在水下的应用受到了很大限制。
目前，水下通信主要采用声波通信技术，但声波在水中的传播速度较慢，通信带宽有限，且存在多径传播、时延和噪声等问题，这给数据的实时传输和处理带来了很大困难。
其次是能源供应问题。
水下传感器节点通常采用电池供电，而电池的能量有限，且在水下更换电池极为困难。
因此，如何降低节点的能耗，延长网络的生命周期，是构建水下传感器网络需要解决的关键问题之一。
此外，水下环境复杂多变，水压大、温度低、腐蚀性强，这对传感器节点的封装和防护提出了很高的要求。
为了克服这些技术挑战，科研人员采取了一系列措施。
在通信方面，通过优化通信协议、采用多跳通信方式和智能路由算法等，提高了通信的可靠性和效率。
在能源供应方面，采用低功耗的传感器和处理器芯片，设计节能的工作模式，以及利用海洋能（如潮汐能、波浪能等）为传感器节点充电等，有效地延长了网络的使用寿命。
在节点封装和防护方面，采用高强度、耐腐蚀的材料，并采用合理的封装结构，提高了节点的抗压和防水性能。
水下传感器网络在海洋科学研究中具有重要的应用价值。
科学家可以利用水下传感器网络对海洋的物理、化学和生物过程进行长期、连续的监测，获取丰富的海洋数据，从而加深对海洋生态系统、气候变化和海洋环流等问题的认识。
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。
声学传感器在水下环境监测中的挑战
声学传感器在水下环境监测中的挑战在探索和研究水下世界的过程中，水下环境监测是至关重要的一环。
声学传感器作为一种有效的监测工具，在这一领域发挥着重要作用。
然而，其应用并非一帆风顺，面临着诸多挑战。
水下环境的复杂性首先给声学传感器带来了巨大的困扰。
水的物理特性，如温度、盐度和压力的变化，都会对声音在水中的传播产生影响。
温度的差异会导致水的密度改变，从而改变声音传播的速度和路径。
盐度的不同则会影响水的声学阻抗，使得声波的反射、折射和衰减情况发生变化。
压力的变化同样不容忽视，随着深度的增加，压力增大，声音传播的特性也会有所改变。
这些因素使得声学传感器在不同的水下环境中获取准确、稳定的数据变得极为困难。
噪音干扰是声学传感器在水下环境监测中面临的又一严峻挑战。
水下环境中存在着各种各样的自然和人为噪音源。
海洋生物的发声、水流的流动、海底地质活动产生的声音等都属于自然噪音。
而船舶航行、海上工程作业、军事活动等则是人为噪音的主要来源。
这些噪音相互叠加，形成了复杂的背景噪音，严重干扰了声学传感器对目标信号的检测和识别。
要从这一片嘈杂中准确提取有用的信息，犹如在闹市中分辨出特定的人的低语，难度可想而知。
声学传感器自身的性能限制也不容忽视。
其灵敏度、频率响应范围、分辨率等性能指标在水下环境中往往难以达到理想状态。
灵敏度不足可能导致无法检测到微弱的信号，而频率响应范围有限则可能使一些关键频率的信号被遗漏。
分辨率不够高则难以精确分辨目标的细节特征。
此外，传感器的稳定性和可靠性在长期的水下工作中也面临考验，例如受到水压、腐蚀、生物附着等因素的影响，可能导致传感器性能下降甚至失效。
数据传输和处理也是一个棘手的问题。
在水下环境中，将声学传感器采集到的数据传输到岸上的接收设备面临着诸多困难。
水对电磁波的强烈衰减使得传统的无线通信方式在水下效果不佳，通常需要采用声学通信或有线通信等特殊方式，但这些方式往往存在传输速率低、距离有限、可靠性差等问题。
海洋环境监测中的传感器技术应用与研究
海洋环境监测中的传感器技术应用与研究【引言】海洋是人类赖以生存的重要资源，也是全球环境变化的重要指标之一。
随着现代化技术的发展，海洋环境监测的手段越来越精细化和智能化，其中传感器技术是不可缺少的重要环节。
本文将重点介绍海洋环境监测中传感器技术的应用与研究。
【传感器技术在海洋环境监测中的应用】1.浮标传感器浮标传感器是一种重要的海洋环境监测设备，主要用于测量海洋表层温度和盐度等参数。
根据海洋温度和盐度的变化可对海洋环境的变化趋势进行分析和预测。
一些高端的浮标传感器还可以测量海流、氧气含量等参数，可以满足海洋环境监测的多种需求。
2.水下传感器水下传感器是一种用于在海洋底部或者水下进行环境检测的设备。
主要用于监测海洋底部生态环境、水下气体、泥沙等参数。
同时，水下传感器还可以用于探测沉船遗迹及其周围环境，其应用范围非常广泛。
3.可穿戴式传感器可穿戴式传感器可以通过佩戴在人体表面或者动物体表面，对周围环境和身体状态等参数进行实时监测。
在海洋环境监测中，可穿戴式传感器主要用于对海洋动物的运动状态、心率、呼吸等体征的监测。
得益于其便携、低成本的优点，可穿戴式传感器在海洋生态研究领域具有广阔的应用前景。
【传感器技术在海洋环境监测中的研究进展】1.多功能传感器的研发多功能传感器集成了多种传感器功能，是目前研究的热点之一。
通过在一个传感器内部集成多个传感器模块，可以大幅度提升传感器的智能度和可靠性。
这种多功能传感器的研发不仅可以应用于海洋环境监测，还可以应用于机器人、智能家居等领域。
2.传感器网络技术的研究传感器网络技术可以将多个传感器相互联通，形成一个强大的传感器网络，实现对更广范围内的海洋环境进行监测。
传感器网络技术可以实现数据的快速传输和共享，提升监测效率和准确性。
此外，传感器网络技术还可以实现监测结果的实时反馈和联动控制，为环保治理和应急处置等方面的应用提供更强大的技术支持。
【结论】传感器技术在海洋环境监测中具有重要的应用和研究价值。
用于水下传感器网络的无线光通信研究概况
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传 感 器 世 界 ２ １ ．３ ０１ ０
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可对海底 的环 境参数 （ 如海 洋微 生物 、微 弱地震、地壳变形
等 ）进 行 长 期 观 察 ， 从 而研 究 整 个海 洋 从 海 底 到 海 面 的 环 境 变 化 ， 帮助 人 们更 好 地 保 护 海 洋 。 ２０ ０ ５年 ，澳 大 利 亚 国 防 部 资 助 的 研 究 项 目 采 用 可 见 光 Ｊ Ｌ Ｄ 实现 了 ２ 内 ５ｋ ｐ 的 无 误 码 数 据 通 信 。 Ｗｏ ｄ ｌ Ｅ ｍ ７ｂ ｓ 和 ｏｓ ｅ Ｈｏ
２０ ０ ５年 ， 省 理 工 大 学 的 Ｉｌ ａｉ ｓｕ ｅｇ等 人 【将 水 麻 ｕｉ Ｖ ｓｅｃ ｄｎ ｕ ｌ ］ 下 可 见 光 通 信 应 用 于 水 下传 感 器 网 络 ， 利 用 水 下 光 链 接 实 现 Ａ ＵＶ 对 水 下 传 感 器 的 识 别 、 位 以及 数 据 获取 ，通 信 速 率 达 定 到 ５２ｂｓ １ｋ ｐ 。该 研 究 小 组 在 ２ ０ 研 制 出两 套 小 型 、轻 便 、 ０９年 廉 价 、 易 于 操 作 的 实 验 样 机 （ ７ ，分 别 用 于 短 距 离通 信 图 ） （～ ｍ）和较 长距 离 （ 几 米 ）通 信 ，通 信 速 率 都 能 达 到 约 １５ 十
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这 样 的 小 型 设 备 ， 用 声 纳 进 行 通 信 似 乎 显 得 太 笨 重 ，而 且 加 重 了 能 耗 。其 它 大 部 分传 统 的 空 中无 线 通 信 技 术
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大学本科外文翻译水下传感器网络的应用和挑战研究Research Challenges and Applications for Underwater Sensor Networking学部（院）：电子信息与电气工程学部专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：完成日期：水下传感器网络的应用和挑战研究Research Challenges and Applications forUnderwater Sensor Networking信息科学研讨会南加利福尼亚大学摘要：(原文中如果无摘要，此内容不写)要求忠于原文，语意流畅。
关键词： (黑体、小四)（此处空一行）每段落首行缩进2个汉字；或者手动设置成每段落首行缩进2个汉字，字体：宋体，字号：小四，行距：多倍行距 1.25，间距：段前、段后均为0行，取消网格对齐选项。
图、表、公式如果不加入到译文中，则必须在相应位置空一行。
标出图名、表名或公式编号。
参考文献：略（翻译到此为止，此行不省略）摘要：这篇文章研究了水下传感器网络化的因应用和挑战。
我们认为它在近海岸油田的地震监测，装备检测和水下机器人方面具有很大的潜在应用。
我们把研究方向定位近程声学通讯，测量与控制，时间同步，声学网络的高时延定位协议，网络长时间持续睡眠，数据传输的应用权限。
我们把初步研究放在短程声波通讯硬件上，并分析高时延时间同步的结果。
引言：传感器网络是科学，工业，政府等许多方面革新的保证。
这种分布在目标周围能被感知的小型物理装置带来了观察和研究世界的新机会。
例如对于微生物环境的监测，结构的追踪和工业的应用。
今日传感器网络正在被安排应用在地面上，相比之下水下运行仍旧有许多限制。
远程控制淹没经常被使用，但是活动和被使用硬件他们的部署是本质上临时的。
一些广阔地区的数据收集结果已经有了保证，但是精确程度较低（数以百计的传感器覆盖着地球）甚至当地区性的方法也被考虑过，这些通常都是有线而且昂贵的。
陆上传感器网络科学获从无线的使用，组态设定，每个能源使用效率的最大值获得好处。
他们分析了低成本节点（大概100美元）密集分布（大概100米以内）短程，多次反射通讯。
相比之下，今日水下声学传感器网络典型的昂贵（10k 美元往上），稀疏的分布（很少节点间隔在千米），典型通讯经过长距离直达基站而不是互相通讯。
我们通常探索如何把陆上传感器网络的有点移植到水下声学传感器网络上去。
水下传感器网络有许多潜在应用（在第三部分）在此作为代表性的应用，我们简单的考虑水下油田的地震成像。
许多近海岸油田的地震监测任务是在表面上用一艘船拖着一队的地震波检测器。
这种技术的花费很高，而地震调查很少能被发现，例如：每二到三年，相比之下，传感器网络节点花费很低而且能够长久的铺设在海底。
这样的系统能够使得地震成像频繁的存储（也许几个月），也能够帮助资源勘探和油条开采。
为了实现水下应用我们可以从不间断的地表传感器研究借鉴到许多设计准则和工具。
然而有一些挑战是从根本上不同的。
第一，无线电波不适合水下通信。
因为传输极端受限（微波通常传输50-100cm），而声学遥测对于水下通信来说是很有前途的，现成的声学模型并不适用于具有数以百计节点的水下传感器网络。
他们的能量，范围和价格都是为稀疏的，长距离的昂贵的系统而设计的，而不是密集的便宜的传感器节点。
第二点，从射频到声学的迁移，改变了物理通讯的速率，从声速（1.5×103m/s）到光速（3×108m/s）——相差五个数量级之多。
然而对于短程射频通信传播时延是可以忽略的，在水下通信这是一个重要的事实，这在定位和时间同步上有重要的意义。
最后：对于能量的利用水下传感器和陆上传感器是不同的因为传感器会更大而且一些重要的应用会需要大量数据但却很稀少（一周一次或更少）。
因而我们把重点放在这三个方面：硬件，声学传感器网络节点（第四部分），协议，水下传感器网络自我分析，物理层协议设计，时间同步和定位（第五部分）主要运行，能量感知数据储藏和推荐（第五部分）。
我们相信低成本能量消耗低的声学模型是可行的，我们将目光聚焦在短程通讯将会避开许多长距离通讯的问题。
多路存取的发展和实验容忍协议在完成密集网络是必须的。
低成本循环运行和一体化的应用能够成功对抗高时延和带宽受限。
第二部分系统结构在描述明确的应用前，我们简单的回顾一下我们为水下传感器网络预测的传统结构。
图1是对于我们最近的实验设计我做了一个图。
我们预见那种能使传感器具有更大资源的布局。
图1 一个可能的网络分布途径在图1中，我们发现系统中有四种不同的节点。
在最底层，大量的传感器节点被布设在海床上（如图中黄色小圆圈所示）。
他们通过附加的传感器收集数据（例如地震的）通过短距离声学调制解调器和其他节点通讯。
他们通过蓄电池产生作用而且为了长时期工作，他们的大部分时间都出去休眠之中。
这些节点的一些布设策略是可行的；在这里我们让他们固定在海面上（为了保护他们也可以被埋起来）。
系住绳子可以让节点保持在被定位好的大概位置，在最佳的位置保证良好的传感器和通讯范围。
因为船锚的流动或是表面上的被打乱传感器节点的移动也是被允许的。
通过分布定位法我们希望节点保持在确定的位置不动。
在顶层有一个或多个控制节点和因特网相连。
图中平台上的节点就是这个类型的。
这些节点可能被放在近海岸的平台上或者在海岸上。
我们期望这些节点有一个大的存储空间来缓冲数据和充足的电能来工作。
控制节点将和传感器节点通过有线水下声学调制解调器来直接相连。
在大型网络中，一种叫做“超级节点”的第三类节点也有使用。
超级节点连接到高速因特网上，并且可以和基站进行高效的数据传递。
我们考虑两种可能的成就：一如图1所示，用绳子系在浮标上的规则节点装配了能和基站高速通讯的装置。
一个可供选择的方案就是把这些节点放在海里通过光纤电缆和陆上基站相连。
超级节点允许更富余的网络节点连通性，创造了水下声学网络的多重数据收集节点。
最后，尽管自动潜水器不是最近的工作重点，通过声学通讯我们看见了他和我们系统的联系。
在图中，深蓝色的“鱼”代表了多重机器人。
在最近的传感器网络中CPU 的能力变化非常的迅速，从八位的中央处理器例如BerkeleyMotes到和掌上电脑一样强大的32位中央处理器例如：Intel Stargates。
我们可以发现Stargate-class作为水下传感器网络最受欢迎的计算机有几点原因。
他们的记忆能力（64MB RAM随机存取存储器, 32MB闪存）计算功率（一个400Mhz的XScale中央处理器）足以存储和处理大量的暂存信号，而且花费也是中等的（每个大概600美元）。
尽管遥控类电脑在花费和能量表现方面非常吸引人。
他们受限制的存储(4–8kB RAM 和64–1024MB 闪存）对我们所要求的水下应用指标是不达标的（见第三部分）。
在一个粗糙的水下环境，我们必须注意到随着时间过去一些节点会慢慢失去联系，可能的原因包括捕鱼，水下生命，或是防水性能的不好。
因此我们要求基础布局有一些冗余，所以失去一个独立节点并不能造成过大的影响。
我们期望能够从多样性的失败中恢复，移动节点或是布局复位。
依靠电能工作，传感器节点必须仔细监督其本身的能量消耗。
保证整个系统在一个低消耗的循环内运行是必须的。
另外，我们期望通过整合使得节点长期（几天或一个月）完全关闭。
我们也期望增强长时间沉睡的技术。
在第四部分我们描述了一些能量管理方面的工作。
节点之间的信息通讯是我们工作的重点，我们发现目标布局和实现商业盈利之间有巨大的鸿沟，长距离，高能量，点对点，声波通信。
在第四部分我们讨论了我们达到短距离低能耗的工作途径。
同样重要的是允许水下节点自我组态和调整的网络协议，例如时间同步，定位，路径安排以及测量与控制。
我们在第四部分讨论这些协议。
最后，我们有一些基础的和这些设计匹配的应用有关的假设。
第一，应用从本地信息处理和动态数据存储中获利。
存储器被用来缓冲数据来管理低速通讯。
时间偏移的检索。
在某些情况，节点得益于成对的通信和计算。
最后，在最重要的感觉应用，我们期待数据能够完全通过因特网或是专用网络送达用户。
第三部分应用部分我们发现我们的方法在大量的应用中都是适合的，例如地震监测，装备检测，泄露检测而且支持大量的水下机器人。
我们将在下面回顾他们不同的特性。
A）地震检测：一种有前途的应用就是对水下石油开采进行地震监测。
频繁的地震监测在石油开采中很重要。
随着时间流逝，在存储方面的研究推进被叫做“时间推移地震”对于检测地底行为和引入干涉很有用。
陆上油田能被很频繁的检测，通常油田每年都会检测一次，有的则是每季度一次，甚至与每天或是连续不断的在某些天然气存储场。
然而水下油田检测更加具有挑战性，部分原因是地震传感器普遍不能长久的布设在水下。
此外，水下地震检测通常是一艘船携带者许多水下检测器作为传感器和一个大炮作为激励者。
因为这样的研究需要大量的资源和运营成本（由于船和船员），它很稀有，通常是每2到3年。
结果导致，陆地上的存储管理方法不能适用于水下。
使用一个传感器网络引起了许多的研究挑战：数据的采集，从可靠的分布式传感器节点。
定位，每个节点被布设下或者移动时能够确定自己的位置。
为了精准的数据报道而分布的同步时钟；能量管理使得其能够获得更长的生命周期。
我们想通过低消耗声学通信（第四部分）和新的高延时时间同步协议，多路径，预定数据路径和大多操作（第五部分）来解决这个问题。
为了理解声学传感器的典型需求，通过地震监测我们执行了一种初步的数据发生分析。
每个传感器收到3到4个信道的地震数据，每个都是500hz24bit/s，当一个地震事件发生了，我们要获得8-10s的数据，这导致每个传感器每个事件大概要60kb的数据。
对于我们所期望的5kb/s的数据传输速率，这就需要了120/s的传感器时间来完成。
通常的油田长宽都在八千米或者更少，4-d地震需求传感器接近于50到100米格子（我们假设地震分析能够适应检测并知道传感器的不规则布局）。
这表明一个由数千传感器组成的传感器网络将会被要求供应全部的范围。
它也表明层层排列的传感器网络是必须的，这样使得一些超级节点通过降低噪声声学信道连接到用户。
两种可能的实现成果：高速射频基础通信或是有线连接到一些节点上。
对于网络布设我们假设每25个节点就有一个超级节点（一个5×5的单元），建议所有节点的两跳内的超级节点和时间来检索所有数据是大约一个小时（假设每个超级节点都可以以并行的方式下载数据）。
当然，一个可以权衡的数量对需要检索数据的时间节点。
（每个超级节点有四跳的宽度，每81个节点只有一个路径，但由于在接入点的连接增加，数据检索时间将会大大增多）。
当我们遇到更多的问题时我们想改进这个设计。
B）设备检测和控制：水下设备检测是第二个应用实例。