基于传感器网络的智能农业监测系统关键技术研究

摘要

智能农业监测系统是一个远程采集农业信息,并进行分析决策的智能系统。无线传感器网络作为一种新型的无线通信技术,在智能农业监测系统中的广泛应用,是现代化农业发展的必然趋势。在农业监测系统中,低延时,高融合作为衡量农业系统智能化的两个关键指标,一直是传感器网络研究的重点。媒体介质访问控制层(MAC)作为影响网络性能的关键技术,本文对当前经典的MAC协议进行了深入研究,分析了各协议的实现原理及适用范围,并总结了其各自的优缺点。
　　主要的研究内容如下:
　　(1)基于S-MAC协议能耗与延时的矛盾分析,提出了低功耗低延时的MAC协议,该协议充分利用了传输信道的空间重用性。仅根据局部两跳的邻居信息,利用着色算法,确定非冲突的节点集;采用TDMA调度机制,为每个非冲突的节点集分配一个传输时槽。
　　(2)基于GIT及SPT融合树的能耗分析,提出了低功耗高融合的MAC协议。该协议寻求了一个能覆盖整个网络的最小覆盖集,作为中间融合节点,并引入读向量的相似性判断,在中间节点去除冗余及错误数据。
　　为了验证新提出MAC协议低延时和高融合的特性,本文分别对它们进行了算法分析和OMNeT++环境下的仿真实验。结果证明,对比其他算法,两个新的MAC协议在满足节能的前提下,分别在延时和错误检测率方面具有更好的性能。

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第一章 绪论

§1.1 研究背景和意义

§1.2 智能农业监测系统的国内外发展现状

§1.3 农业监测技术的发展趋势

§1.4 论文结构

第二章 无线传感器网络概述

§2.1 体系结构

§2.2 传感器网络协议栈

§2.3传感器网路的MAC协议

§2.4 传感器网络的特点

§2.5 传感器网络的应用前景

§2.6 本章小结

第三章 低功耗低延时的MAC协议研究—LPLL-MAC

§3.1 无线传感器网络的无效能耗分析

§3.2 S-MAC协议的节能机制

§3.3 S-MAC协议的缺陷

§3.4 能耗与延时的矛盾

§3.5 LPLL-MAC协议描述

§3.6 基于TDMA调度机制的分布式着色算法

§3.7 算法分析

§3.8 延时分析

§3.9 本章小结

第四章 低功耗高融合的MAC协议研究—LPHF-MAC

§4.1 相关工作

§4.2 LPHF-MAC协议描述

§4.3 网络定义

§4.4 基于最小覆盖集的分布式数据融合算法

§4.5 算法对比分析

§4.6 本章小结

第五章 仿真实验及结果分析

§5.1 OMNeT++仿真工具

§5.2 LPLL-MAC协议的仿真

§5.3 LPHF-MAC协议的仿真

§5.4 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 研究工作总结

§6.2 进一步研究

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文