应用于热带农业的无线传感器网络技术的研究与实现

摘要

无线传感器网络作为二十一世纪十大新兴技术之一,已在军事、工农业、环境资源监测和智能家居等多个领域得到了广泛的应用,成为国内外信息领域研究的热点。无线传感器网络节点体积小、成本低、自组织、便于维护,尤其适用于农作物的生长环境监测、农产品的运输环境监测等一系列农业领域的应用。我国热带地区大力发展现代农业的政策和趋势,促进了将无线传感器网络应用于热带农业领域的相关研究。
　　在这样的现实背景下,本文开展了对应用于热带农业的无线传感器网络的研究和实现。本文基于NS2网络模拟平台,将LEACH协议在NS2中进行扩展,并在此基础上对LEACH协议的簇首选取策略进行修改,添加了对于簇间路由的支持,实现了本文提出的MS-LEACH协议。本文对几种方案下的网络寿命和网络消耗的总能量进行了比较以验证网络性能的提高。并且,本文提出了一种采用BP神经网络对无线传感器网络中太阳能节点的能量进行预测的模型,进行了模型的训练和验证。
　　采用NS2对路由协议进行仿真验证的结果表明,提出的MS-LEACH路由协议能够有效地延长无线传感器网络的使用寿命,太阳能节点通过获取太阳能增加了网络总能量,进一步延长了网络寿命,与LEACH协议相比,采用MS-LEACH协议时网络寿命延长了约36.9％。采用MATLAB对基于BP神经网络的太阳能能量预测模型进行训练和验证的结果表明,预测平均误差基本保持在10%以内,基本达到工程要求,可作为进一步超短时预测的基础。

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第一章 绪论

1.1选题背景及意义

1.2研究方向概况

1.3论文工作和章节安排

第二章 关键技术介绍

2.1无线传感器网络技术

2.2无线传感器网络MAC协议

2.3无线传感器网络路由协议

2.4路由协议性能指标分析与比较

2.5本章小结

第三章 采用太阳能采集技术的WSN路由协议优化设计

3.1分簇路由协议LEACH

3.2现有LEACH协议改进方案

3.3 MS-LEACH协议

3.4本章小结

第四章 仿真实现和网络性能分析

4.1仿真环境介绍

4.2路由协议优化

4.3簇间多跳路由

4.4仿真结果分析

4.5基于BP神经网络的太阳能预测

4.6本章小结

第五章 工作总结与展望

5.1工作总结

5.2下一步研究方向与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢