【摘要】：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種信息獲取和處理的綜合性學(xué)科,它包含了傳感器和無(wú)線(xiàn)通信等技術(shù),被普遍使用在環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。因其受到硬件資源、電源容量等的限制,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境的監(jiān)測(cè),并且有效的延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期,需要對(duì)已有的路由算法進(jìn)行改進(jìn),從而設(shè)計(jì)有效的節(jié)能路由算法也已成為WSN領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一,其研究?jī)r(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值也越來(lái)越大。論文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)路由算法的發(fā)展現(xiàn)狀及幾種典型的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法進(jìn)行分析和對(duì)比。以L(fǎng)EACH算法為切入點(diǎn),針對(duì)LEACH算法的兩個(gè)主要步驟:簇的建立過(guò)程和穩(wěn)定過(guò)程,分別進(jìn)行改進(jìn)。其中,簇的建立過(guò)程,通過(guò)引入維諾圖來(lái)完成節(jié)點(diǎn)成簇;穩(wěn)定過(guò)程,通過(guò)引入改進(jìn)的蟻群算法以多跳的形式完成簇間路由。通過(guò)對(duì)改進(jìn)后算法和已有算法進(jìn)行仿真對(duì)比,仿真實(shí)驗(yàn)表明:改進(jìn)的算法在節(jié)點(diǎn)成簇的過(guò)程與LEACH算法相比簇的分布和死亡節(jié)點(diǎn)的分布更加均勻;在簇頭和Sink節(jié)點(diǎn)通信的過(guò)程中,改進(jìn)后的算法和LEACH算法及基本蟻群算法等相比,有效地均衡了簇頭間的能耗,并且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期得以延長(zhǎng)。另外,論文中對(duì)溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行分析,在需求分析的基礎(chǔ)上,把改進(jìn)后的多跳分簇路由算法應(yīng)用于系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)成簇、簇內(nèi)簇間路由中。在確保各個(gè)傳感器采集節(jié)點(diǎn)能夠能量均衡的采集數(shù)據(jù),并且可以在WSN中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤嵯?通過(guò)硬件設(shè)計(jì)和軟件編程,最終成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室大棚環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文為實(shí)現(xiàn)基于維諾圖和改進(jìn)蟻群算法路由算法的溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了總體設(shè)計(jì)方案、硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)的具體方法。
【圖文】：

Fig.2-1 The working process of each round of LEACH algorithm由上圖所示，協(xié)商階段也即是簇的形成階段，主要完成簇頭的選取并內(nèi)路由使節(jié)點(diǎn)成簇，同時(shí)在該階段會(huì)完成算法的初始化工作。節(jié)點(diǎn)被頭之后，首先發(fā)送一個(gè)攜帶自己 ID 等信息的廣播，其他節(jié)點(diǎn)會(huì)收到自不同簇頭的廣播，如果簇頭節(jié)點(diǎn)收到其他簇頭節(jié)點(diǎn)的廣播信息后會(huì)棄，若非簇頭節(jié)點(diǎn)接收到廣播信息，則會(huì)判斷信號(hào)的強(qiáng)弱，確定要加，然后回復(fù)給對(duì)應(yīng)的簇頭一個(gè)請(qǐng)求加入包，并且，非簇頭節(jié)點(diǎn)加入簇，簇頭節(jié)點(diǎn)會(huì)維護(hù)一個(gè)簇內(nèi)成員信息表，為成員節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)可以通隙，從而避免簇內(nèi)通信雜亂，一個(gè)時(shí)隙就是一幀，時(shí)間長(zhǎng)度相等。穩(wěn)即簇的數(shù)據(jù)通信階段，簇中成員節(jié)點(diǎn)根據(jù)簇頭節(jié)點(diǎn)分配的時(shí)隙，以輪式，當(dāng)自己的時(shí)隙到達(dá)，就采集數(shù)據(jù)并發(fā)送至簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)首收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，然后發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)。穩(wěn)定階段經(jīng)歷的時(shí)，說(shuō)明算法的有效性越強(qiáng)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，，新的一輪重新開(kāi)始，具體實(shí)現(xiàn)如下。1. 簇頭選取LEACH 算法中對(duì)簇頭的選擇是隨機(jī)進(jìn)行的，簇頭的決定因素主要有當(dāng)前算法運(yùn)行的輪數(shù)和簇頭節(jié)點(diǎn)數(shù)量與總節(jié)點(diǎn)數(shù)的百分比。整個(gè)分簇

LEACH算法流程圖
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5;TP212.9

【參考文獻(xiàn)】

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3 吳昊;何鵬;楊曼;;基于Android的溫室大棚監(jiān)控管理信息系統(tǒng)研究[J];農(nóng)機(jī)化研究;2013年11期

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本文編號(hào)：2660802