一种基于无人机的农田数据采集框架

摘要

通过在传统的无线传感网(WSN)中引进无人机,实现了WSN的空地一体化,给静态WSN系统带来了移动性和灵活性.用于农田信息监测的无线传感器节点往往处在恶劣的自然环境中,由于受到人为破坏及自然灾害等因素的影响,静态WSN系统的网络拓扑经常发生变化,WSN可能被划分成无法有效通信的独立子网.研究提出将无人机和传感网结合起来应用于农田信息监测,无人机上的移动采集节点能够与其飞行轨迹经过的地面上的独立子网交互并采集农田信息,从而有效地扩展了单个WSN的覆盖面积,增强了网络的鲁棒性,系统中的传感器节点采用了休眠-唤醒-工作-休眠工作周期,从而优化了整个系统生存时间,提高了整个WSN系统的信息收集效率.由于移动性带来的便利条件,在无人机移动节点上还可以执行多种任务和工作,从而也给Air-Ground无线传感系统带来了很多相对于传统无线网络的优势.本文选择了三个物理位置独立的地块构建了分簇的WSN网络,利用无人机携带的移动节点进行了空地一体化网络传输的交互试验,通过移动节点携带的3G网络将农田信息传输到农田监测数据中心,系统试验结果表明该网络能够较好地完成农田信息采集任务,扩展了静态WSN的传输距离,提高了WSN系统的能量效率,延长了系统的生命周期.