WSAN協(xié)作路由協(xié)議優(yōu)化及在設(shè)施果蔬中應(yīng)用研究.pdf

1、原有的設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要采用有線通信技術(shù)，這種系統(tǒng)存在穩(wěn)定性差、可靠性低等缺點(diǎn)，因而很大程度上限制了其在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork，WSN)是近年來新興的一種技術(shù)，具有成本低、可靠性高、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)，采用WSN技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和可控化。隨著WSN技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于客觀世界的簡(jiǎn)單感知已經(jīng)無法滿足人們的需求，而如何高效快捷地對(duì)所獲取的信息作出智能決策受到

2、人們的關(guān)注。通過在WSN中引入若干執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成具有智能控制的無線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorandActorNetwork，WSAN)，不僅能夠?qū)陀^世界進(jìn)行感知，還能夠依據(jù)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)做出快速響應(yīng)，以解決網(wǎng)絡(luò)中的突發(fā)事件。本課題正是看到WSAN網(wǎng)絡(luò)的巨大應(yīng)用價(jià)值，因而將其應(yīng)用于設(shè)施果蔬領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)果蔬栽培和管理的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，并對(duì)設(shè)施果蔬應(yīng)用中存在的多類型節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作路由進(jìn)行了深入地探討和研究。
　

3、　針對(duì)WSAN技術(shù)應(yīng)用于設(shè)施果蔬領(lǐng)域存在的不足提出了一種新型協(xié)作路由協(xié)議，該協(xié)議包含一個(gè)三層協(xié)作路由模型，主要用于解決多類型節(jié)點(diǎn)協(xié)作機(jī)制問題。協(xié)作機(jī)制問題包括傳感器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，傳感器節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，以及執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作。
　　1.對(duì)于傳感器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，借鑒已有的鏈路狀態(tài)分簇算法(LSC)進(jìn)行優(yōu)化，提出了一種新的基于RSSI的動(dòng)態(tài)分簇算法(BRCA)，該算法對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中簇頭的選舉進(jìn)行了優(yōu)化，進(jìn)一步降低了網(wǎng)絡(luò)的整

4、體能耗。BRCA算法將傳感器節(jié)點(diǎn)與簇頭節(jié)點(diǎn)形成了一種星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　2.對(duì)于傳感器節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，提出了一種基于事件驅(qū)動(dòng)的角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議(AFRP)。AFRP協(xié)議是在BRCA算法的基礎(chǔ)上基于簇頭節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的角度信息來選擇下一跳簇頭節(jié)點(diǎn)，以減小網(wǎng)絡(luò)延遲和降低網(wǎng)絡(luò)整體能耗，保證簇頭節(jié)點(diǎn)盡快將事件報(bào)告給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)。
　　3.對(duì)于執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，研究了一種執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)重新部署算法(RDAA)和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之

5、間任務(wù)分配問題，提出了一種基于密封第一價(jià)拍賣的實(shí)時(shí)任務(wù)分配算法(RTAA-SFPA)，使得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)達(dá)到最佳化的任務(wù)分配。RDAA算法主要用于對(duì)已經(jīng)劃分好執(zhí)行范圍的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新部署，而RTAA-SFPA算法采用基于拍賣的合同網(wǎng)協(xié)議將發(fā)生的事件作為任務(wù)分配給效能值最小的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)或者執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的集合，以均衡網(wǎng)絡(luò)能耗。
　　最后，將仿真驗(yàn)證上述的設(shè)計(jì)方案，并比較和分析了仿真結(jié)果，仿真結(jié)果證明提出的協(xié)作路由協(xié)議可以滿足設(shè)施