Packet Scheduling and Reference Node Selection for Localization in Underwater Wireless Sensor Networks

Jiani Guo

doi:10.1109/tmc.2026.3736575

Packet Scheduling and Reference Node Selection for Localization in Underwater Wireless Sensor Networks

2026-09-22

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DOI：10.1109/tmc.2026.3736575

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水下无线传感器网络（UWSNs）中的定位是一项基本服务，包括三个序列依赖步骤：参考节点信息收集、参考节点选择和位置估计。大多数现有方法主要关注第三步，假设第一步中的分组调度算法收集了充足信息，且第二步选择的参考节点无位置误差。然而，该假设在实际场景中不成立，第一步的广播调度会导致UWSNs中严重的碰撞，为第二步提供不足的信息。同时，大多数参考节点选择方法忽略了参考节点的位置误差以及水下声信道特性对距离测量的影响，导致定位精度低。因此，高效的分组调度和参考节点选择是实现UWSNs高精度定位的必要前提。本文提出一种分组调度和参考节点选择方案以提高UWSNs的定位效率。首先分析不同碰撞条件，设计完全分布式分组调度算法（CDPSA），其中每个节点通过自身最小化等待延迟并自适应确定发送时间，无需像集中式调度算法那样进行额外的多次信息交换。这缩短了定位周期，为参考节点选择提供更多信息。对于参考节点选择策略（RNSS），综合考虑几何关系、距离精度和位置精度以评估参考节点的可靠性。具体而言，基于水下信道特性（包括严重衰减、多径传播和频移），通过推导信号到达时间方差的下界（CRLB）来估计距离精度，并考虑参考节点位置精度随时间和传播的衰减。通过这种方式，选择引入最小定位误差的参考节点来定位未知节点。广泛的仿真结果表明，CDPSA和RNSS能够相互增强，为UWSNs的定位提供低延迟和高精度的方案。

Keyword:

Underwater acoustic network

packet scheduling

reference node selection

localization

Packet Scheduling and Reference Node Selection for Localization in Underwater Wireless Sensor Networks

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