無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wireless sensor network,WSN）憑借自身的優(yōu)勢(shì),通過(guò)在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部署大量低成本的無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)協(xié)同工作,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息感知和傳輸。通過(guò)配備特定的傳感器于節(jié)點(diǎn)上,可應(yīng)用于各種不同領(lǐng)域。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集中、可推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化和智能化,目前國(guó)內(nèi)外有大量基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究,尤其以作物信息采集為基礎(chǔ)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。但在優(yōu)化WSN的眾多研究中,發(fā)射功率自適應(yīng)是重點(diǎn),也是難點(diǎn)。本文以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于水稻田環(huán)境監(jiān)測(cè)為研究背景,針對(duì)農(nóng)田環(huán)境信息監(jiān)測(cè)存在能量有限、節(jié)點(diǎn)通信距離各異等特點(diǎn),分析了國(guó)內(nèi)外發(fā)射功率自適應(yīng)和路由算法的研究現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了一種基于接收信號(hào)強(qiáng)度和丟包率的發(fā)射功率自適應(yīng)水稻田監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并搭建了一個(gè)長(zhǎng)期、穩(wěn)定且可靠的低功耗無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。硬件方面,節(jié)點(diǎn)以STM32F103VET6為核心處理器,E41-T10S2為無(wú)線通信模塊,還包括電源模塊、串口調(diào)試模塊、接收信號(hào)強(qiáng)度讀取模塊及外設(shè)供電管理模塊等電路設(shè)計(jì)。為擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,系統(tǒng)采用頻率異構(gòu)的方式對(duì)節(jié)點(diǎn)分簇,為不同類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)配置不同... 

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中采用混合天線的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中采用發(fā)射功率自適應(yīng)算法的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文課題的來(lái)源
    1.4 論文的主要研究工作
2 理論基礎(chǔ)
    2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的天線
        2.1.1 天線的基本概念
        2.1.2 全向天線和定向天線的比較
        2.1.3 全向天線和定向天線在WSN中的優(yōu)劣
    2.2 信道傳播模型
    2.3 鏈路質(zhì)量的預(yù)測(cè)
    2.4 系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)RSSI和PLR的描述
    2.5 本章小結(jié)
3 基于發(fā)射功率自適應(yīng)的算法設(shè)計(jì)
    3.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制技術(shù)解析
    3.2 典型的功率控制協(xié)議與算法
    3.3 基礎(chǔ)試驗(yàn)與試驗(yàn)結(jié)果
        3.3.1 RSSI對(duì)丟包率的影響
        3.3.2 發(fā)射功率和通信距離對(duì)丟包率的影響
    3.4 節(jié)點(diǎn)低功耗算法設(shè)計(jì)
        3.4.1 節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率自適應(yīng)算法設(shè)計(jì)
        3.4.2 基于感知數(shù)據(jù)差的低功耗自適應(yīng)機(jī)制
    3.5 本章小結(jié)
4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)概述
        4.1.1 系統(tǒng)元器件選型
        4.1.2 節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 應(yīng)用程序框架
        4.2.2 通信協(xié)議設(shè)計(jì)
        4.2.3 異常預(yù)警短信設(shè)計(jì)
    4.3 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)性能分析
    5.1 節(jié)點(diǎn)功耗測(cè)試
    5.2 節(jié)點(diǎn)通信距離測(cè)試
    5.3 系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)
    5.4 節(jié)點(diǎn)放電特性
    5.5 節(jié)點(diǎn)通訊性能對(duì)比
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 研究成果
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果
附錄B 采集節(jié)點(diǎn)原理圖
附錄C 簇頭節(jié)點(diǎn)原理圖
附錄D 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)原理圖
附錄E 部分關(guān)鍵程序代碼


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于低功耗的發(fā)射功率自適應(yīng)水稻田WSN監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 王衛(wèi)星,陳華強(qiáng),姜晟,鐵風(fēng)蓮,孫寶霞,余杰平.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(03)
[2]基于功率控制的無(wú)線體域網(wǎng)能量有效傳輸算法[J]. 楊靜,甘露.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(02)
[3]基于深度信念網(wǎng)絡(luò)的WSN鏈路質(zhì)量預(yù)測(cè)[J]. 劉琳嵐,許江波,李越,楊志勇.  通信學(xué)報(bào). 2017(S2)
[4]無(wú)線信號(hào)在室內(nèi)走廊中的傳播特性分析[J]. 張恒,王霄,曲行達(dá),楊靖.  計(jì)算機(jī)工程. 2018(10)
[5]一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗均衡的自適應(yīng)拓?fù)洳┺乃惴╗J]. 王慧嬌,邱贊,董榮勝,蔣華.  控制與決策. 2019(01)
[6]基于PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線體域網(wǎng)功率控制算法研究[J]. 賈燕燕,謝志軍.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2018(09)
[7]大田環(huán)境對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)信道傳播特性的影響與建模[J]. 杜雅剛.  現(xiàn)代化農(nóng)業(yè). 2017(04)
[8]WSN中基于混合天線的PEGASIS改進(jìn)算法[J]. 翁江鵬,王衛(wèi)星,孫寶霞,鐵風(fēng)蓮,陳華強(qiáng).  計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2018(04)
[9]基于混合CS的WSN六邊形格狀優(yōu)化分簇路由算法研究[J]. 崔燦,孫毅,陸俊,郝建紅.  通信學(xué)報(bào). 2016(05)
[10]基于多天線技術(shù)的LTE混合組網(wǎng)建設(shè)研究[J]. 王煥斌,袁泉.  電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化. 2016(03)

博士論文
[1]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可靠傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王海勇.南京郵電大學(xué) 2016
[2]磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)效率分析與優(yōu)化[D]. 李中啟.湖南大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于混合天線模式的無(wú)線自組織網(wǎng)MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 程明策.蘇州大學(xué) 2013
[2]基于能量均衡的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究[D]. 史菲.西安工業(yè)大學(xué) 2010
[3]基于定向天線的WSN的分簇路由協(xié)議[D]. 劉垠.電子科技大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3692371