本書圍繞新型海天一體信息網絡，探討了海天一體信息網絡的體系架構、資源分配、通信組網與協(xié)同優(yōu)化等核心問題，概述海天一體信息網絡并提出一體化海洋信息網絡體系架構，探討了海天一體信息網絡資源協(xié)作分配優(yōu)化的相關方法，以及面向高 效水下通信組網的水聲信道估計方法與水聲通信網絡協(xié)議，在此基礎上進一步探討了大規(guī)模海洋物聯網智能組網技術與跨域無人平臺集群智能協(xié)同與組網優(yōu)化方法，詳細介紹了新型海洋工程裝備。本書提出的新型海天一體信息網絡相關的技術為一體化海洋通信架構與協(xié)議、水下通信與組網、海洋物聯網的智能協(xié)同與組網優(yōu)化等相關研究提供了新的研究方法與思路。
本書可作為高等院校信息與通信工程、人工智能、水聲通信和自動化等專業(yè)師生的教學與學習參考書，也可供相關領域的研究工作者與實踐工作者參考。
內容涵蓋了海天一體信息網絡的架構、技術和應用，從多個維度深入探討了海天一體信息網絡的概念、基礎架構、技術標準、關鍵技術、安 全和應用等方面。
理論詳盡，而且充分考慮到實際應用，提供了多個實戰(zhàn)案例，闡述了如何在實際應用中構建和應用海天一體信息網絡，讓讀者從理論到實踐能得到充分的幫助。
海天一體信息網絡是當下網絡技術發(fā)展的前沿之一，該書的內容也是當前網絡技術的新研究成果之一，可以幫助讀者了解網絡技術發(fā)展的新趨勢和未來方向。
杜軍 博士，清華大學電子工程系助理研究員。主要研究領域為面向5G/6G異構網絡及空間信息網絡的智能組網、協(xié)同編隊、協(xié)同探測、協(xié)同決策等技術研究，以及資源協(xié)同與優(yōu)化、機器學習與網絡經濟學、信息傳播等理論及應用等。研究成果發(fā)表包括IEEE JSAC、WCM、TWC等通信與信息領域頂 級期刊在內的SCI/EI論文七十余篇，授權專利十項，出版中英文專著六部，獲得IEEE IWCMC、IEEE ICC等會議最佳論文獎，成果得到了國際同行的廣泛認可，并在海洋及航天通信網等重大工程中得到了成功應用；曾獲得吳文俊人工智能優(yōu) 秀青年獎、中國電子學會技術發(fā)明獎一等獎、吳文俊人工智能科學技術發(fā)明獎一等獎、中國科技產業(yè)化促進會科技創(chuàng)新一等獎、日內瓦發(fā)明展會銀獎、北京市科學技術進步獎二等獎（排名10）等科研獎勵，入選中國科協(xié)青年人才托舉工程。 任勇 清華大學電子工程系教授、博士生導師。任勇教授和他的研究團隊一起，在長達9年的時間內，圍繞無線智能自組織網絡關鍵技術及難題展開研究，通過持續(xù)不斷的探索攻關，取得了系列創(chuàng)新成果。在無線智能自組織網絡拓撲控制、傳輸調度與信道分配、協(xié)作分集技術等方面取得創(chuàng)新成果為提高自組織網絡傳輸性能奠定了關鍵理論和技術基礎;研制開發(fā)的智能自組織網絡節(jié)點等硬件設備、小型城鎮(zhèn)氣象預報與自助信息服務系統(tǒng)等平臺均達到或超過目前國際主流氣象信息服務系統(tǒng)，并得到積極的社會推廣和應用，創(chuàng)造了可觀的經濟效益和社會效益。
第 1章 海天一體信息網絡概述 1
1.1 引言 1
1.2 海天一體信息網絡的應用 2
1.2.1 面向廣域覆蓋的海洋超寬帶應用 2
1.2.2 面向海量接入的海洋物聯網應用 5
1.2.3 面向超可靠超低時延的海洋信息服務 8
1.3 未來展望 11
參考文獻 11
第 2章 一體化海洋信息網絡體系架構 13
2.1 引言 13
2.2 海天一體信息網絡的構成 14
2.2.1 天基平臺 16
2.2.2 空基平臺 16
2.2.3 陸基平臺 16
2.2.4 海基平臺 16
2.2.5 潛基平臺 16
2.3 一體化海洋信息網絡協(xié)議 17
2.4 多平臺通信接入方式及典型的應用場景 19
2.5 未來展望 23
參考文獻 23
第3章 海洋三全廣域寬帶通信 25
3.1 引言 25
3.2 近海中繼通信網絡傳輸 27
3.2.1 相關技術研究綜述 27
3.2.2 系統(tǒng)模型 28
3.2.3 空中基站部署配置優(yōu)化問題 30
3.2.4 空中基站部署配置聯合優(yōu)化方法 31
3.2.5 仿真分析 34
3.3 海上環(huán)境自適應的組播中繼通信系統(tǒng) 38
3.3.1 相關技術研究綜述 38
3.3.2 系統(tǒng)模型 39
3.3.3 波束成形矢量和中繼處理矩陣聯合優(yōu)化 43
3.3.4 基于ZFBF的優(yōu)化方法 51
3.3.5 仿真分析 53
3.4 海洋廣域覆蓋網絡服務質量保障 57
3.4.1 相關技術研究綜述 57
3.4.2 系統(tǒng)模型 58
3.4.3 空中基站部署優(yōu)化問題及方法 62
3.4.4 仿真分析 64
3.5 未來展望 67
參考文獻 68
第4章 水下通信與水聲組網 73
4.1 引言 73
4.2 水下通信系統(tǒng)概述 73
4.2.1 水聲通信 73
4.2.2 水下光通信 74
4.2.3 水下電磁波通信 75
4.3 水聲信道特性 76
4.3.1 傳播衰減 76
4.3.2 海洋環(huán)境噪聲 77
4.3.3 可用通信帶寬 78
4.3.4 多徑傳播 79
4.3.5 多普勒效應 80
4.3.6 強時變特性 81
4.4 基于稀疏貝葉斯學習算法的水聲信道估計 84
4.4.1 稀疏貝葉斯學習算法 84
4.4.2 廣義近似消息傳遞 87
4.4.3 基于廣義近似消息傳遞稀疏貝葉斯學習的水聲信道估計 93
4.4.4 仿真分析 95
4.4.5 試驗數據處理 98
4.5 定向接收低沖突率水聲通信網絡的信道接入控制協(xié)議 100
4.5.1 定向接收水聲通信技術 101
4.5.2 定向接收水聲通信網絡協(xié)議設計 106
4.5.3 仿真分析 110
4.6 未來展望 113
參考文獻 114
第5章 大規(guī)模海洋物聯網智能組網技術 115
5.1 引言 115
5.2 水下傳感器網絡路由技術 116
5.2.1 相關技術研究綜述 116
5.2.2 基于水下曲線聲傳播的混合人工魚群 螞蟻集群路由算法 117
5.2.3 仿真分析 123
5.3 能量感知的自適應水下分簇算法 131
5.3.1 相關技術研究綜述 131
5.3.2 水下節(jié)點信道模型 135
5.3.3 水下分簇算法設計 138
5.3.4 仿真分析 140
5.4 基于UUV的水下物聯網分層數據采集方案 144
5.4.1 相關技術研究綜述 145
5.4.2 基于時延 能效折中的匯點選擇 147
5.4.3 基于信息價值的UUV路徑規(guī)劃 154
5.4.4 仿真分析 160
5.5 基于馬爾可夫獎勵過程的UUV路徑規(guī)劃 166
5.5.1 相關技術研究綜述 167
5.5.2 基于馬爾可夫獎勵過程的UUV路徑規(guī)劃算法 168
5.5.3 仿真分析 171
5.6 大規(guī)模海洋網絡可靠性分析 177
5.6.1 相關技術研究綜述 178
5.6.2 面向大規(guī)模海洋網絡的可靠性優(yōu)化 179
5.6.3 仿真分析 191
5.7 未來展望 195
參考文獻 195
第6章 跨域無人平臺集群智能協(xié)同與組網優(yōu)化 204
6.1 引言 204
6.2 UAV-USV物聯網協(xié)同數據采集 204
6.2.1 相關技術研究綜述 204
6.2.2 物聯網節(jié)點傳輸功率及部署聯合優(yōu)化 206
6.3 UAV-USV-UUV協(xié)同任務路徑規(guī)劃 220
6.3.1 相關技術研究綜述 220
6.3.2 面向水下目標圍捕任務的3V協(xié)同路徑規(guī)劃 221
6.3.3 仿真分析 225
6.4 未來展望 226
參考文獻 227
第7章 新型海洋工程裝備相關綜述 229
7.1 深海漂浮平臺 229
7.1.1 相關技術研究綜述 229
7.1.2 關鍵核心技術 230
7.2 超視距探海雷達 231
7.2.1 相關技術研究綜述 232
7.2.2 系統(tǒng)總體設計 233
7.2.3 關鍵核心技術 234
7.3 無人自主潛航器 235
7.3.1 相關技術研究綜述 235
7.3.2 系統(tǒng)總體設計 239
7.3.3 關鍵核心技術 240
7.4 深遠海智能網箱 242
7.4.1 相關技術研究綜述 242
7.4.2 系統(tǒng)總體設計 244
7.5 未來展望 246
第8章 結論與展望 248
書單推薦
