【摘要】：為解決大面積水稻田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量消耗過快和丟包率嚴(yán)重等問題,該文提出了不同天線模式下的3種組網(wǎng)方案:配備全向天線的分環(huán)多跳網(wǎng)絡(luò)、配備定向天線的多跳網(wǎng)絡(luò)和配備混合天線的分簇多跳網(wǎng)絡(luò)。第一組網(wǎng)絡(luò),處于不同環(huán)中配備全向天線節(jié)點采用多跳傳輸模式將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)交?第二組網(wǎng)絡(luò),各級配備定向天線節(jié)點采用多跳傳輸模式將數(shù)據(jù)包傳輸至第一級節(jié)點;最后一組網(wǎng)絡(luò),借助于雙簇頭分簇思想,主簇頭接受副簇頭匯聚于成員節(jié)點的數(shù)據(jù)包與基站多跳通信。首先,介紹了3種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)間的差異;然后,從網(wǎng)絡(luò)能耗角度,理論上分別計算了3組網(wǎng)絡(luò)的能量消耗;仿真試驗表明,混合天線分簇多跳組網(wǎng)方案相比定向天線多跳方案數(shù)據(jù)包個數(shù)提升了近10倍;相比全向天線分環(huán)多跳方案網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定周期延長了24.3%,網(wǎng)絡(luò)壽命延長了28.2%;最后,采用無線通信模塊nRF905射頻芯片和TDJ-0825BKM1定向天線進行了水稻田組網(wǎng)試驗,結(jié)果表明混合天線分簇多跳網(wǎng)絡(luò)相比全向天線分環(huán)多跳網(wǎng)絡(luò)丟包率降低了8.11%,平均存活時間效率提高了8.66%。該研究可為大面積水稻田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案的設(shè)計提供參考。
[Abstract]:In order to solve the problems of fast energy consumption and serious packet loss rate in large area paddy wireless sensor networks, this paper proposes three networking schemes under different antenna modes: a multi-hop network with omnidirectional antennas. Multi-hop network with directional antenna and cluster multi-hop network with hybrid antenna. The first group of networks is equipped with omnidirectional antenna nodes in different rings to transmit data packets to the base station in multi-hop transmission mode; the second group network is equipped with directional antenna nodes to transmit data packets to the first stage node in multi-hop transmission mode. In the last group of networks, with the help of the idea of double cluster head clustering, the main cluster head receives the data packets converging on the member nodes to communicate with the base station in multiple hops. Firstly, the differences between the three network topologies are introduced, and then, the energy consumption of three groups of networks is calculated theoretically from the point of view of network energy consumption. The simulation results show that the number of packets in the hybrid antenna clustering and multi-hop network scheme is nearly 10 times higher than that in the directional antenna multi-hop scheme. Compared with the multi-hop scheme with omnidirectional antenna, the network stability period is increased by 24.3and the network lifetime is increased by 28.2kyr. Finally, the wireless communication module nRF905 RF chip and the TDJ-0825BKM1 directional antenna are used to test the paddy field network. The results show that the packet loss rate of the hybrid antenna cluster multi-hop network is 8.11% lower than that of the omnidirectional antenna split-loop multi-hop network. The average survival time efficiency increased 8.66%. This study can be used as a reference for the design of wireless sensor network networking scheme in large area paddy field.
【作者單位】： 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院;華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方農(nóng)業(yè)機械與裝備關(guān)鍵技術(shù)省部共建教育部重點實驗室;廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院;
【基金】：廣東省科技計劃項目(2010B020315021,2011B020313019) 2012省級扶持農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展專項資金 國家級星火計劃項目(2013GA780046)
【分類號】：TN929.5;TP212.9

【參考文獻】

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本文編號：2403261