在地下環(huán)境中磁感應(yīng)通信技術(shù)充滿前景。但磁感應(yīng)傳感網(wǎng)絡(luò)在地下環(huán)境中因為路徑損耗的特性導(dǎo)致能耗過高系統(tǒng)性能不穩(wěn)定。本文針對這個問題,提出了一個基于改進型LEACH算法的分簇路由算法,結(jié)合節(jié)點的能量與能耗距離綜合考慮通信方式。通過仿真分析、理論推導(dǎo)、實驗對比得出,該算法對于地下無線磁感應(yīng)傳感網(wǎng)絡(luò)的性能有一定的提升作用。 

【文章來源】：廣播電視網(wǎng)絡(luò). 2020,27(08)

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【部分圖文】：

二維無線多節(jié)點通信系統(tǒng)

圖1 二維無線多節(jié)點通信系統(tǒng)將MI通信系統(tǒng)與電磁波通信系統(tǒng)在地下環(huán)境中的路徑損耗進行比較，使用MATLAB平臺仿真，地下介質(zhì)中的磁導(dǎo)率μ=4π×10-7[H/m],at=ar=0.01[m],Nt=Nr=10，結(jié)果如圖4所示。由圖4中可以看出對于電磁波通信傳輸介質(zhì)的變化對于路徑損耗的影響較大，這是因為α和β兩個參數(shù)主要由環(huán)境介質(zhì)的成分決定[9]，當(dāng)土壤中含水量增大時，路徑損耗也隨著增大，而MI信號則基本不受環(huán)境介質(zhì)的影響，所以MI信號更適合用于地下無線傳感網(wǎng)絡(luò)。

在地下無線磁感應(yīng)傳感網(wǎng)絡(luò)中，首先節(jié)點的能量是有限的，要對深埋在地下的節(jié)點進行充電相當(dāng)麻煩，所以整個系統(tǒng)的能耗問題是我們首要考慮的。其次，MI通信是通過準(zhǔn)靜態(tài)場耦合進行，雖然在磁場的有效范圍內(nèi)信號衰落較小，但超出一個特定的距離后MI信號會劇烈衰減，如果將傳感器節(jié)點分簇，讓簇中的節(jié)點先將信息傳輸?shù)捷^近的簇頭，再由簇頭把信息傳輸給基站將會大大減少，因為路徑損耗造成的系統(tǒng)能耗。因此，本文提出了一個綜合考慮傳感器節(jié)點剩余能量和能耗距離的改進型LEACH路由算法。標(biāo)準(zhǔn)的LEACH算法如圖5中的公式（4）所示。其中，n表示節(jié)點的編號，p表示簇頭數(shù)占總節(jié)點數(shù)的概率，r表示當(dāng)前地下無線網(wǎng)絡(luò)工作的輪數(shù)。在基于LEACH算法的地下無線磁感應(yīng)傳感系統(tǒng)工作的過程中，節(jié)點首先生成一個隨機數(shù)，如果這個隨機數(shù)小于T(n），那么就表示節(jié)點被選為簇頭。在系統(tǒng)工作的周期中，一旦節(jié)點被選為簇頭后，就要向整個無線網(wǎng)絡(luò)廣播信息，被劃分到相應(yīng)簇的節(jié)點加入到簇中并向簇頭發(fā)送信息，完成整個簇的建立[8]。


本文編號：3140194