基于能量异构双簇头路由算法的水稻田无线传感器网络.pdf

第 29 卷 第 24 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.24 2013 年 12 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Dec. 2013 139 基于能量异构双簇头路由算法的水稻田无线传感器网络 1 1,2※ 1,3 1 雷 刚 ，王卫星 ，孙宝霞 ，郑少雄 （1. 华南农业大学工程学院，广州 510642 ；2. 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部 共建教育部重点实验室，广州 510642 ；3. 广东工程职业技术学院，广州 510520 ） 摘 要：针对无线传感器网络分簇结构中簇头节点能量消耗过快而容易死亡的问题，提出了一种适合于水稻田监 测的混合天线组网通信的能量异构双簇头分簇路由算法。首先估算全网平均剩余能量确定阈值，根据阈值选择主 簇头；然后依据节点向主簇头节点发送应答信号强弱的原则，确定簇成员节点；最后，按照簇内成员节点剩余能 量大小，选择一个副簇头。副簇头负责收集并融合簇内其他成员节点的数据，从而减轻主簇头的能量消耗，降低 主簇头的死亡概率。采用能量异构网络对本算法进行仿真，网络节点初始总能量的平均值与同构网络节点初始能 量相等，结果显示，该算法异构网络相对于 LEACH low-energy adaptive clustering hierarchy 算法同构网络的稳定 周期延长了 12.1%。采用无线通信模块nRF905 射频芯片和 TDJ-0825BKM1 定向天线，在水稻田进行混合天线通 信试验，测试了定向天线水平覆盖范围；在此基础上的网络模拟试验结果表明，基于该算法的通信网络稳定周期 比值相比于LEACH 、LEACH-E LEACH-energy adaptive and uneven cluster 、DEEC design of energy efficient clustering 、EADC energy aware data-gathering cluster-heads 4 种算法分别提高了 46% 、47% 、58%、11%。该研究 可为大面积水稻田无线传感器网络组网进行环境参数实时监测提供理论参考。 关键词：无线传感器网络，算法，路由，能量异构，双簇头，混合天线通信 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.24.019 中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1002-6819 2013 -24-0139-08 雷 刚，王卫星，孙宝霞，等. 基于能量异构双簇头路由算法的水稻田无线传感器网络[J]. 农业工程学报，2013， 29 24 ：139－146. Lei Gang, Wang Weixing, Sun Baoxia, et al. Experiment on wireless sensors network based on double cluster head clustering routing algorithm of energy heterogeneous in paddy field[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE , 2013, 29 24 : 139 －146. in Chinese with English abstract 重要意义[15-18] 。 0 引 言 本文针对无