面向农田监测的无线传感器网络路由协议的研究与设计

发布时间：2023-04-27 22:40

　　作为20世纪末发展起来的一种无线自组织网络,无线传感器网络是集传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理于一体的传输技术。不同于传统的公网通信技术,无线传感器网络是以任务或数据为中心的,并以其易于布置、低能耗、低成本、方便控制等特点内广泛应用于军事、医疗、农业、环境、智能等多个领域。在农田领域中,传统的依靠人工采集和有线的数据获取在实时性、准确性和便捷性上均已经无法满足农业生产的需求。无线传感器网络技术与农业领域应用的结合是推动现代农业升级转型的重要推动力。因此设计优化无线传感器网络的组织结构,来适应和应用在农田环境中是一个重要的研究领域。本文针对农田监测环境具有部署特殊、规模大、农作物生长所受环境因子影响复杂等特点,将无线传感器网络分层路由路由协议当中的核心协议LEACH协议作为研究对象,从网络建模、节点类型、簇首选择及其轮换机制、路由选择算法等方面对协议作出适应性改进。主要研究成果如下:(1)农作物在农田环境生长时,其生长状况是受到多方面环境因素的影响,因此本文在初始化网络时设置了不同类型的传感器节点,模拟实际应用中,不同数量级的传感器节点产生不同参数...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
        1.1.1 课题的背景
        1.1.2 课题的意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究进展
        1.2.2 国内研究进展
    1.3 课题主要研究内容及章节安排
        1.3.1 本课题主要研究内容
        1.3.2 本课题章节结构安排
第2章 无线传感器网络概述
    2.1 无线传感器网络的体系结构
        2.1.1 无线传感器节点结构
        2.1.2 无线传感器网络结构
        2.1.3 网络协议栈结构
    2.2 无线传感器网络的支撑技术
    2.3 无线传感器的路由协议
        2.3.1 平面路由协议
        2.3.2 分层路由协议
    2.4 本章小结
第3章 LEACH协议的研究与性能评价
    3.1 LEACH协议的运行机制
        3.1.1 簇的建立阶段
        3.1.2 稳定传输阶段
    3.2 能量消耗模型
    3.3 LEACH协议的性能评价
        3.3.1 LEACH协议的优点
        3.3.2 LEACH协议的不足
    3.4 LEACH协议的改进方案
    3.5 本章小结
第4章 农田环境下基于LEACH协议成簇方式的改进
    4.1 应用于农田环境下的WSN的挑战
    4.2 成簇算法的改进思路
        4.2.1 簇内空间的划分
        4.2.2 算法重要参数的设定
        4.2.3 簇间融合
        4.2.4 簇首选择原理
    4.3 成簇算法的设计
        4.3.1 改进协议的网络模型和能量模型
        4.3.2 农田环境中的传感器节点设计
        4.3.3 簇内簇首竞争概率公式
        4.3.4 簇首重新选择机制
    4.4 算法仿真与性能分析
        4.4.1 仿真实验参数设定
        4.4.2 分簇仿真与分析
        4.4.3 最优参数设定
        4.4.4 改进算法性能仿真
    4.5 本章小结
第5章 农田环境下基于LEACH协议簇间通信的改进
    5.1 基于贪婪算法的多跳路由
        5.1.1 贪婪算法与农田环境的适应性分析
        5.1.2 周边转发的改进
        5.1.3 贪婪转发与周边转发的结合
        5.1.4 路由空洞的避开
    5.2 算法仿真与性能分析
        5.2.1 仿真实验参数设定
        5.2.2 簇间通信多跳的仿真对比与分析
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢



本文编号：3803209