隨著全球氣候變暖,極端天氣事件越來越多,基于傳統(tǒng)自動氣象站的氣象觀測體系已不能完全滿足社會發(fā)展的需求。本文提出將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于氣象觀測系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)對自動氣象站的補(bǔ)充和拓展。在以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的氣象觀測系統(tǒng)中,網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)是核心。本文通過對匯聚樹協(xié)議原理的分析和研究,提出了網(wǎng)絡(luò)阻塞監(jiān)測和阻塞控制策略以及基于信息隱藏的安全路由策略,從而設(shè)計(jì)完成了符合氣象觀測系統(tǒng)需求的路由協(xié)議。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：（1）通過對國內(nèi)外關(guān)于無線傳感器方面的研究進(jìn)行分析和匯總,總結(jié)傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn),提出將無線傳感器應(yīng)用于氣象觀測系統(tǒng)中,從而實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前的自動氣象站的補(bǔ)充和拓展。（2）從多方面對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究,分析各種路由協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)。重點(diǎn)研究匯聚樹協(xié)議的性能,最終選擇匯聚樹協(xié)議作為氣象觀測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。（3）分析氣象觀測系統(tǒng)中存在的網(wǎng)絡(luò)阻塞現(xiàn)象,提出網(wǎng)絡(luò)阻塞監(jiān)測和阻塞控制策略,有效解決網(wǎng)絡(luò)阻塞問題,保證了氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。（4）提出基于信息隱藏的虛假身份攻擊檢測方案,該方案能夠高效地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中虛假身份的惡意節(jié)點(diǎn),同時不會影響網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包的傳輸和使用。 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

】氣象觀測系統(tǒng)中的阻塞現(xiàn)象

基站收集所有氣象傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，并存儲在PC端的數(shù)據(jù)庫上，每種情況都是運(yùn)行三個小時。圖3.7列出了運(yùn)行不同路由協(xié)議系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)包的個數(shù)，從圖中可以看出，運(yùn)行CTP協(xié)議和ECODA協(xié)議的系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)包的個數(shù)相近，分別為19967和20003，而運(yùn)行ECTP協(xié)議的氣象觀測系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)包的個數(shù)達(dá)到了 20244，比其他兩個多了 200多個數(shù)據(jù)包。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和研究，我們認(rèn)為這與路由協(xié)議處理阻塞方法的不同有很大的關(guān)系。在CTP路由協(xié)議中，出現(xiàn)阻塞情況的時候，阻塞節(jié)點(diǎn)會規(guī)避其全部的子節(jié)點(diǎn)

數(shù)據(jù)包的時候，都將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)記錄下來，并在基站做統(tǒng)計(jì)分析，將節(jié)點(diǎn)被選作為父節(jié)點(diǎn)的次數(shù)作為一個重要參數(shù)。圖3.8顯示了在不同路由協(xié)議下，每個氣象傳感器節(jié)點(diǎn)被選擇父節(jié)點(diǎn)的次數(shù)�？紤]到節(jié)點(diǎn)有限的傳輸能力，如果節(jié)點(diǎn)被選為父節(jié)點(diǎn)的次數(shù)越多，那么就越有可能成為阻塞節(jié)點(diǎn)。在CTP協(xié)議中，8號節(jié)點(diǎn)多次被選擇為父節(jié)點(diǎn)，在這種情況下，8號節(jié)點(diǎn)很有可能產(chǎn)生阻塞，進(jìn)而導(dǎo)致氣象觀測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)動蕩。在ECODA算法中，各個氣象傳感器節(jié)點(diǎn)被選擇為父節(jié)點(diǎn)的次數(shù)比較均衡，這是因?yàn)镋CODA算法中會監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)緩沖隊(duì)列的占用率。如果占用率過高的話

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于無線傳感網(wǎng)的土壤水分實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 郭萬春,陳桂芬,宮鶴,劉洪巖.  安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2012(22)
[2]基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的氣象數(shù)據(jù)觀測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 劉榮,周杰,杜景林.  安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2012(08)
[3]CTP協(xié)議的原理及性能測試[J]. 李晨,施偉斌.  裝備制造技術(shù). 2012(02)
[4]基于TinyOS 2.1無線傳感網(wǎng)的能量監(jiān)測模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 徐智勇,袁凌云,夏幼明,譚志剛.  傳感器與微系統(tǒng). 2011(04)
[5]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議CTP的仿真與研究[J]. 陳健,楊志義,王敏.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2011(06)
[6]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用與研究[J]. 崔炳儉,董衛(wèi)紅,黃躍青,崔燦,明亮.  環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2010(S1)
[7]基于LQI量度的無線鏈路質(zhì)量評估模型[J]. 朱劍,趙海,張希元,徐久強(qiáng).  東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2008(09)
[8]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究現(xiàn)狀與趨勢[J]. 彭靜,劉光祜,謝世歡.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2007(02)
[9]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展[J]. 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,劉巍,趙澤.  計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2005(01)
[10]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究綜述[J]. 陳丹,鄭增威,李際軍.  計(jì)算機(jī)測量與控制. 2004(08)



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