一种面向精准农业的WSN节点部署方法

摘要

一种面向精准农业的无线传感器网络(WSN)节点部署方法，该方法将网络划分为两级簇头，整个WSN网络由多个一级固定簇头（1）、多个二级簇头（2）、多个传感器节点（3）和Sink节点组成，其中一级固定簇头属于总线型拓扑结构，依次排列最终与Sink节点相连，每一个固定簇头和多个二级非固定簇头相连通，一个二级非固定簇头和多个传感器节点相连通，一级固定簇头和Sink节点采用太阳能供电。二级非固定簇头接收其覆盖区域内的传感器节点采集信息，并进行第一次数据融合；固定簇头接收其覆盖区域内非固定簇头融合后的数据，进行第二次数据融合并逐个上传至Sink节点。本发明具有网络能耗低、可靠性高、时延性小、灵活性强等优良效果，适合于精准农业的WSN节点部署。

主权项

一种面向精准农业的WSN节点部署方法，其特征在于，所述方法将网络划分为两级簇头，整个WSN网络由多个一级固定簇头、多个二级非固定簇头、多个传感器节点和Sink节点组成，其中一级固定簇头属于总线型拓扑结构，依次排列最终与Sink节点相连，每一个一级固定簇头和多个二级非固定簇头相连通，一个二级非固定簇头和多个传感器节点相连通，一级固定簇头和Sink节点采用太阳能供电；所述方法包括以下步骤：步骤1，根据精准农业生长环境面积，采用基于网格均匀密度的分簇方法，规划整个无线传感器网络的一级固定簇头个数，依托整个WSN的一级固定簇头的总线型拓扑结构，测量各个一级固定簇头间等效距离，通过对一级固定簇头的密度均匀部署，把整个WSN划分为多个密度均匀、互不重叠的一级簇；步骤2，根据整个WSN的一级固定簇头的总线型拓扑结构，在各个一级固定簇头覆盖区域内均匀密度扩散部署传感器节点；步骤3，分析一级固定簇头覆盖区域内的传感器节点数量与各个节点可用能量，采用粒子群算法寻找簇覆盖区域内的二级非固定簇头；综合考虑节点剩余能量和到一级固定簇头距离的因素，使剩余能量越大且距离越小的节点优先选为二级非固定簇头，将这两个因素引入粒子群中的目标函数，从而实现此功能，目标函数如下：f＝a₁f₁(d)+a₂f₂(E)f₁(d)＝d(n_i,CH_first)/max(D)  i＝1,2,......,n$f_2\left(E\right)=E\left(n_i\right)/\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}E\left(n_i\right)$其中a₁、a₂、分别为距离和能量因子，d(n_i,CH_first)为一级固定簇头覆盖区域内节点到一级固定簇头的距离，max(D)为上述距离的最大值，E(n_i)为一级固定簇头覆盖区域内节点的剩余能量，为上述能量的总值。