【摘 要】
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无线传感器网络在生产生活中起到了十分重要的作用,它突破了有线网络的束缚,突破了高成本的网络拓展限制,利用无线这一特性使得传感器在农业生产领域发挥作用,使得农业作业活动能更加方便且低成本地获取农业环境及作物信息。但无线传感器网络节点没有稳定持续的电源供应,仅能依靠电池作为电源依靠,更换电池成本巨大,所以延长农业无线传感器网络生命周期具有重要意义。本文综合研究国内外无线传感器网络能耗优化算法,发现少有
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无线传感器网络在生产生活中起到了十分重要的作用,它突破了有线网络的束缚,突破了高成本的网络拓展限制,利用无线这一特性使得传感器在农业生产领域发挥作用,使得农业作业活动能更加方便且低成本地获取农业环境及作物信息。但无线传感器网络节点没有稳定持续的电源供应,仅能依靠电池作为电源依靠,更换电池成本巨大,所以延长农业无线传感器网络生命周期具有重要意义。本文综合研究国内外无线传感器网络能耗优化算法,发现少有算法能从传感器均匀拓扑,簇头节点的选举,非簇头的入簇操作进行研究。不合理的拓扑会产生大量的冗余信息;当边缘节点被选中成为簇头时,多跳算法往往不能节能;当低能节点被选中为簇头节点时,会加快无线传感器网络的死亡;在非簇头节点入簇阶段,非簇头节点总是加入信号损耗最小的簇,这可以保证自身损耗最小,但从整条信息上传路径来看,整体损耗不可控。本文为了延长无线传感器网络生命周期,结合上述分析从以下三点解决问题:（1）通过实现最小数量的无线传感器网络节点的均匀拓扑可以以最少数量的传感器覆盖农业作业区,减少信息冗余,从而减小无线传感器网络整体的能耗。（2）通过引入信号损耗距离概念来提高无线传感器网络簇头选举方案的可靠性;通过加入簇头抑制系数来减少簇头边缘化;通过加入降级策略和能量阈值E（t）来抑制低能节点减缓低能节点死亡。（3）通过改良非簇头节点的入簇算法,利用动态规划设计最短路径,利用动态规划可以找到非簇头节点与基站通信最小消耗的多跳路径,保证了整体耗能最小。最终通过仿真试验和搭建一个LoRa嵌入式硬件平台来验证能耗优化算法的有效性。
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