姚宇婕，刘广钟，孔维全

（上海海事大学信息工程学院，上海 201306）

0 概述

海洋环境监测在科学勘探、商业开发和海岸保护等活动中的地位不断提升［1］，这种广泛监测的理想载体是一种分布式水下无线传感器系统，称为水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Network，UWSN）［2］。由于传感器的维护工作较为困难，且考虑到节点在长时间工作后，节点的本地时间与标准时间之间存在一定的偏差。而时间同步作为节点间协调与合作完成各项分布式任务的关键技术支撑，同时也是介质访问控制、路由转发和传感数据融合等［3］多项关键技术的基础。若多个节点的时间各不相同，则无法协同完成后续多项工作。在水下部署传感器节点的要求远高于陆地，这些节点一经部署基本不再进行维护和更换，因此水下传感器的计算资源与能量存储十分有限。水声信道的传播速度大约仅有1 500 m/s［4］，部分陆地传感器进行时间同步时通常忽略传播延迟，但是在水下环境中，巨大的传播延迟在节点通信时是不可忽略的重要因素。此外，受到海水的温度、盐度和密度等多种环境因素的影响［5］，水下声波的速度会发生较大的随机性变化，更为重要的是，传感器节点具有随洋流影响而移动的特点［6］，在某节点发送消息和接收回复消息的间隔中，由于传播延迟的存在，节点已发生了相对移动，因此，在设计水声传感器网络的时间同步算法中，须考虑到上述特性。

本文综合考虑水声通信中的各种特点，提出一种新型的基于多普勒测速的水下传感器时间同步算法。……