專利名稱：一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)、協(xié)同合作技術(shù)、智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地講是一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor and Actor Network，WSAN)的設(shè)施作物(果蔬、花丼)生長(zhǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是它采用三層協(xié)作模型:傳感器(Sensor)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，屬于無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)設(shè)施作物往往孤立地使用機(jī)器設(shè)備來(lái)管理，由于設(shè)備之間沒(méi)有通信能力，所以無(wú)法擺脫依靠人力監(jiān)控作物生長(zhǎng)的尷尬局面。自從20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了低功耗多功能傳感器節(jié)點(diǎn)的快速發(fā)展，使其在微小體積內(nèi)能夠集成信息采集、數(shù)據(jù)處理和無(wú)線通信等多種功能。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域事件的協(xié)同感知。隨著WSN技術(shù)應(yīng)用于設(shè)施作物中，使得人們從繁雜的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施作物應(yīng)用的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。但是，WSN網(wǎng)絡(luò)只能對(duì)感知對(duì)象進(jìn)行簡(jiǎn)單的感知，而不能對(duì)感知的結(jié)果做出任何決策。隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，這種結(jié)果已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需求，人們現(xiàn)在需要WSN網(wǎng)絡(luò)能夠在無(wú)人看守的環(huán)境中，對(duì)設(shè)施大棚中發(fā)生的事件自動(dòng)做出決策，能夠進(jìn)行自動(dòng)控制，而無(wú)需人為干預(yù)，成為一種具有智能控制的網(wǎng)絡(luò)，這就導(dǎo)致了無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor and Actor Network, WSAN)的提出。WSAN是由大量資源受限的傳感器(Sensor)節(jié)點(diǎn)和少量資源豐富的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信自主形成的。在WSAN網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集外界的事件信息，然后上報(bào)給簇頭節(jié)點(diǎn)，而執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)依據(jù)從簇頭節(jié)點(diǎn)接收傳感器節(jié)點(diǎn)探測(cè)到的信息做出決策，并對(duì)事件區(qū)域做出響應(yīng)。在傳統(tǒng)的基于WSN的設(shè)施作物應(yīng)用中，事件信息先傳遞給下降節(jié)點(diǎn)，然后在由下降節(jié)點(diǎn)召喚相應(yīng)的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行控制；而基于WSAN的方式能使得感知-控制的效率更高，事件信息直接由簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)，由執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行決策，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施作物應(yīng)用的自動(dòng)性、智能性和實(shí)時(shí)性。而且與傳統(tǒng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的下降節(jié)點(diǎn)與傳感器節(jié)點(diǎn)的通信相比，執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)與傳感器節(jié)點(diǎn)距離相對(duì)接近，從傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到事件至執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)做出響應(yīng)之間的時(shí)間延遲較短，更能夠滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用的需求。這種網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的應(yīng)用前景，如戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視系統(tǒng)、核生化攻擊檢測(cè)系統(tǒng)、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及資產(chǎn)跟蹤等。由于WSAN網(wǎng) 絡(luò)具有節(jié)點(diǎn)異構(gòu)性、節(jié)點(diǎn)部署多樣性、節(jié)點(diǎn)協(xié)作多樣性、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)性等特點(diǎn)，所以原有WSN網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議并不能很好的適用于WSAN網(wǎng)絡(luò)。為了解決WSAN網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到的事件報(bào)告給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)，然后由執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)做出相應(yīng)的決策，就需要我們根據(jù)WSAN網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)去研究適合WSAN網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于WSAN路由的研究不足，基本上是通過(guò)對(duì)原有的WSN路由進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)WSAN的環(huán)境。WSN路由協(xié)議根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為兩類:平面路由協(xié)議和層次路由協(xié)議。其中平面路由協(xié)議又可以為分為主動(dòng)路由協(xié)議和反應(yīng)式路由協(xié)議以及基于地理位置路由協(xié)議，而層次路由協(xié)議分為單層路由協(xié)議和多層路由協(xié)議。對(duì)于平面路由協(xié)議經(jīng)典的路由算法包括Flooding洪泛、DD定向擴(kuò)散、AODV距離適量路由和GEAR地理位置路由，但這些路由協(xié)議在選擇下一跳節(jié)點(diǎn)的時(shí)候需要轉(zhuǎn)發(fā)大量的數(shù)據(jù)包，嚴(yán)重消耗了網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且數(shù)據(jù)包到達(dá)的延時(shí)大，無(wú)法滿足WSAN網(wǎng)絡(luò)的低能耗和實(shí)時(shí)性要求。對(duì)于層次路由協(xié)議經(jīng)典的算法包括LEACH低能耗自適應(yīng)算法、LSCA基于鏈路狀態(tài)的動(dòng)態(tài)分簇算法、TEEN基于閾值的能量有效的路由，但這些路由協(xié)議有個(gè)共同的缺點(diǎn)就是CLH能量消耗過(guò)快，網(wǎng)絡(luò)需要頻繁地進(jìn)行簇頭重新選舉，同時(shí)一些協(xié)議對(duì)于簇頭重新選取階段考慮不足，嚴(yán)重縮短了網(wǎng)絡(luò)生存周期。至于簇頭節(jié)點(diǎn)如何將事件報(bào)告給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)可以采用多種方式=DDLSC路由協(xié)議采用LSCA算法將傳感器節(jié)點(diǎn)分簇,對(duì)于簇頭節(jié)點(diǎn)使用定向擴(kuò)散(Directed Diffusion, DD)的方法將事件從簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)，該方法通過(guò)洪泛(flooding)方式在全網(wǎng)廣播interest報(bào)文,建立到執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的路徑，同時(shí)需要周期性發(fā)送鞏固(reinforcement)報(bào)文進(jìn)行路徑修復(fù)，因而該方法占據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬、浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源而且傳輸延遲大無(wú)法滿足WSAN的能耗和實(shí)時(shí)性要求；協(xié)作路由(Cooperate Routing)的方法,需要簇頭CLHl內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)知道自身到CLH2的開銷，然后通過(guò)多跳方式傳輸，這在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并不現(xiàn)實(shí)而且延時(shí)大無(wú)法滿足WSAN網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求；基于地理位置(Location-aided)的方式，節(jié)點(diǎn)根據(jù)坐標(biāo)選擇距離目的節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，該方法中需要為每個(gè)節(jié)點(diǎn)定位，同時(shí)坐標(biāo)的計(jì)算很復(fù)雜，計(jì)算量大，坐標(biāo)的計(jì)算對(duì)節(jié)點(diǎn)能量造成很大負(fù)擔(dān)，因而無(wú)法滿足WSAN網(wǎng)絡(luò)對(duì)能耗的要求，但該方法相對(duì)于其他方法在實(shí)時(shí)性有很好的表現(xiàn)；源主機(jī)在路由發(fā)現(xiàn)階段借助角度信息和地理位置信息選擇下一跳路由，但是角度信息是通過(guò)人工指定的方式，缺少理論支撐，而且每次選擇距離Actor最近的主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)，這會(huì)使得靠近執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的主機(jī)過(guò)早死亡，造成全網(wǎng)能耗不均，但是該協(xié)議使用角度信息減少了數(shù)據(jù)包的洪泛，降低了網(wǎng)絡(luò)延遲。本發(fā)明在研究基于地理位置方式的路由協(xié)議時(shí)，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)定位需要借助角度信息去實(shí)現(xiàn)，而且角度信息 的獲取要比地理位置獲取容易，同時(shí)使用角度信息既可以滿足實(shí)現(xiàn)性，也可以降低計(jì)算復(fù)雜度。WSAN中執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間需要協(xié)作，協(xié)作的主要目的是進(jìn)行任務(wù)分配。在WSAN中有兩種類型任務(wù):單反應(yīng)節(jié)點(diǎn)任務(wù)(Single-Actor Task,簡(jiǎn)稱SAT)和多反應(yīng)節(jié)點(diǎn)任務(wù)(Mult1- Actor Task,簡(jiǎn)稱MAT)。SAT是指每項(xiàng)任務(wù)只需一個(gè)反應(yīng)節(jié)點(diǎn)就能完成，而MAT是指每項(xiàng)任務(wù)需要多個(gè)反應(yīng)節(jié)點(diǎn)協(xié)同完成。當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，要求執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)能夠?qū)κ录鞒隹焖夙憫?yīng)，以滿足WSAN網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求；同時(shí)均衡網(wǎng)絡(luò)能耗，以避免事件頻發(fā)區(qū)域執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行能耗過(guò)大，縮短網(wǎng)絡(luò)壽命，以滿足WSAN網(wǎng)絡(luò)的低能耗要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)WSN在設(shè)施作物應(yīng)用中的智能控制技術(shù)缺陷，提出將WSAN技術(shù)引入農(nóng)業(yè)設(shè)施作物領(lǐng)域，進(jìn)而提出一種基于WSAN網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，實(shí)現(xiàn)設(shè)施作物生長(zhǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)與管理的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，實(shí)現(xiàn)設(shè)施作物生產(chǎn)的智能性、實(shí)時(shí)性和節(jié)能性。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:1、一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是包括三個(gè)階段:分簇形成階段、簇內(nèi)更新階段、簇頭重新選舉階段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是分簇形成階段包括以下步驟:步驟1:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后利用泰森多邊形圖劃分感知范圍；步驟2:傳感器節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后標(biāo)記自身為未分簇狀態(tài)，同時(shí)設(shè)定一個(gè)定時(shí)器，設(shè)置定時(shí)時(shí)間為Tw，其中Tw>Tb，Tb是BEAC(beacon)幀重新廣播的間隔時(shí)間；步驟3:傳感器節(jié)點(diǎn)開始監(jiān)聽信道并準(zhǔn)備接受接收簇頭節(jié)點(diǎn)廣播的BEAC幀；步驟4:如果傳感器節(jié)點(diǎn)收到BEAC幀會(huì)進(jìn)行如下操作，(I)傳感器節(jié)點(diǎn)向簇頭(clh)回復(fù)BREP(beacon reply)中貞；(2)簇頭節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)更新鄰居節(jié)點(diǎn)表(NT)；(3)簇頭節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)在NT中記錄雙方的RSSI值；(4)簇頭節(jié)點(diǎn)設(shè) 置休眠標(biāo)記位；(5) ic節(jié)點(diǎn)設(shè)置休眠標(biāo)記位；(6)如果處于喚醒狀態(tài)的傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到事件，該傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)將自身的休眠時(shí)間Ts更改為Ts+ Θ t;(7)步驟5:如果傳感器節(jié)點(diǎn)在Tw時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到BEAC巾貞，該節(jié)點(diǎn)會(huì)將自身設(shè)定為clh，然后開始廣播BEAC幀；步驟6:在分簇形成階段所有節(jié)點(diǎn)都需要進(jìn)行時(shí)間同步，以保證事件的有效性；3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是BRCA算法簇內(nèi)更新階段算法包括以下步驟:步驟1:如果簇內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)收到來(lái)自其它簇頭節(jié)點(diǎn)的BEAC幀，該節(jié)點(diǎn)判斷收到的RSSI值的大小，如果RSSInew >RSS1ld+A,其中RSS1-是收到新clh (clhnJ節(jié)點(diǎn)的RSSI值，而RSSItjld是原Clh(Clhtjld)節(jié)點(diǎn)的RSSI值，Δ是算法中預(yù)定義的增量閾值；傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)回復(fù)BREP幀通知Clhnew節(jié)點(diǎn)將該節(jié)點(diǎn)加入簇中，同時(shí)發(fā)送SCAN(slave cancel)中貞通知Clhtjld節(jié)點(diǎn)從自身NT表中移除該節(jié)點(diǎn);(I) clhnew節(jié)點(diǎn)和Clhtjld節(jié)點(diǎn)會(huì)更新他們的NT表；(2)步驟2:否則傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)忽略BEAC幀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是BRCA算法簇頭重新選舉階段算法包括以下步驟:步驟1:如果簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量Ecdh小于設(shè)定的能量閾值En，Clhtjld通知簇內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)上報(bào)他們的Es，Ds, As;(I) Clhtjld計(jì)算所有簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)預(yù)算(δ )并比較各個(gè)節(jié)點(diǎn)的δ值，以找出擁有最大節(jié)點(diǎn)預(yù)算(S max)的節(jié)點(diǎn)；(2) Clhtjld通知擁有δ_的節(jié)點(diǎn)作為新簇頭Clhnew并通知其它節(jié)點(diǎn)；步驟2:否則源簇頭節(jié)點(diǎn)繼續(xù)擔(dān)任簇頭；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議(AFRP)包括兩個(gè)階段:角度查詢階段和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段。角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議在角度查詢階段會(huì)生成源簇頭節(jié)點(diǎn)到目的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的單源多路徑，而在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段源簇頭節(jié)點(diǎn)會(huì)確定一條到目的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的單源最短路徑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議的角度查詢階段算法包括以下步驟:步驟1:每個(gè)clh在BRCA算法中已經(jīng)獲得自身的Es，以及自身與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的角度As和距離Ds ；步驟2:如果Re>=Ds，其中R。是簇頭節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑，則clhl節(jié)點(diǎn)直接向執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)報(bào)告事件；步驟3:如果 RcXDs,(l)clhl節(jié)點(diǎn)進(jìn)入角度查詢階段，該節(jié)點(diǎn)使用Ph級(jí)別的功耗廣播AQP(anglequery packet)報(bào)文；(2)在 clhl 角度范圍內(nèi)的 clhi 節(jié)點(diǎn)會(huì)回復(fù) AQRP (angle query reply packet)報(bào)文上報(bào)自身的As，Ds和Es ；(3) clhl收到AQRP報(bào)文會(huì)記錄在自身的NT表中；⑷clhl計(jì)算鄰居簇頭節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)Pi ；(5) clhi節(jié)點(diǎn)重復(fù)該過(guò)程直到有簇頭節(jié)點(diǎn)能夠直接將事件報(bào)告給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)；
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步驟4:如果clhi節(jié)點(diǎn)的Pi=Pmax,(l)clhl會(huì)選擇clhi作為下一跳節(jié)點(diǎn)；(2) clhi重復(fù)該過(guò)程直到AQR報(bào)文到達(dá)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)；步驟5:如果執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)收到簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送的AQP報(bào)文，(I)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)會(huì)記錄該報(bào)文的序列號(hào)(SEQ)并比較自身記錄的SEQ ；(2)如果執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)找到相同的SEQ則會(huì)忽略該報(bào)文；(3)否則執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)廣播接收到的最短路徑；7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是還包括角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段5包括以下步驟:步驟1:clhl獲得執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)廣播的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑后，就會(huì)進(jìn)入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段；步驟2:在該階段clhl節(jié)點(diǎn)從NT表中查找下一跳簇頭節(jié)點(diǎn)clhi并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳節(jié)點(diǎn)clhi ；步驟3:clhi節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行緩存，然后查找自身NT表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；步驟4:clhj節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后重復(fù)該過(guò)程直到數(shù)據(jù)到達(dá)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是ic節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)是靜止的，而執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)可以移動(dòng)。同時(shí)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合和任務(wù)分解。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)可以分為兩類:主決策節(jié)點(diǎn)和競(jìng)標(biāo)節(jié)點(diǎn)，而且這兩類節(jié)點(diǎn)都有四種狀態(tài)。將主決策節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)劃分為空閑態(tài)、初始態(tài)、等待態(tài)、決策態(tài)；將競(jìng)標(biāo)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)劃分為:空閑態(tài)、啟動(dòng)態(tài)、等待態(tài)、執(zhí)行態(tài)。10根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)初始部署后會(huì)采用執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)重新部署算法(RDAA)，對(duì)已經(jīng)劃分好執(zhí)行范圍的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新部署，使得執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)盡量部署在執(zhí)行區(qū)域的中間，保證執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)對(duì)事件的實(shí)時(shí)響應(yīng)。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是RDAA算法包括以下步驟:步驟1:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)記錄自身的坐標(biāo)Pt。，同時(shí)聲明兩個(gè)坐標(biāo)變量Ptmin和Ptmax，令
"Pt =P1- =P1-.丄 Lmin 丄 Lmax 丄 uO ,步驟2:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)記錄clh的數(shù)量count,然后循環(huán)從NT中讀取clh的坐標(biāo)放到
Pttemp 中(I)如果 Pttemp.x〈Pt0.X 并且 Pttemp.y<Pt0.y, Ptmin=Pttemp ；(2)如果 Pttemp.x>Pt0.X 并且 Pttemp.y>Pt0.y, Ptmax=Pttemp ；(3)否則，從NT中讀取clh的坐標(biāo)放到Pt一中；步驟3:計(jì)算執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的新坐標(biāo) Pt0.X= (Ptmin.x+Ptmax.X) /2, Pt0.y= (Ptmin.y+Ptmax.y) /2 ；步驟4:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到新坐標(biāo)Pt。。執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)在收到簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告的事件后會(huì)采用基于密封第一價(jià)拍賣的實(shí)時(shí)任務(wù)分配算法(RTAA-SFPA)對(duì)于事件區(qū)域發(fā)生的事件采用基于拍賣的合同網(wǎng)協(xié)議將發(fā)生的事件作為任務(wù)分配給效能值最小的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)或者執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的集合，以均衡網(wǎng)絡(luò)能耗。效能值是通過(guò)計(jì)算效能函數(shù)獲得，而效能函數(shù)需要權(quán)衡執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)完成任務(wù)所需要的時(shí)間(Tai)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)與事件區(qū)域的距離(Dai)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的剩余能量(Eai)這三個(gè)參數(shù)。是還包括RTAA-SFPA算法，RTAA-SFPA算法包括以下步驟:步驟1:主決策節(jié)點(diǎn)收到事件報(bào)告后，將自身狀態(tài)從空閑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌跏紤B(tài)，同時(shí)采用合同網(wǎng)協(xié)議將任務(wù)分解為多個(gè)單位任務(wù)；步驟2:主決策節(jié)點(diǎn)對(duì)于每個(gè)單位任務(wù)采用密封第一價(jià)拍賣機(jī)制進(jìn)行拍賣，并廣播J0IN_ACT10N拍賣公告，之后主決策節(jié)點(diǎn)將自身狀態(tài)標(biāo)記為等待態(tài)，等待接收競(jìng)標(biāo)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)價(jià)；步驟3:收到主決策節(jié)點(diǎn)拍賣公告的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)成為競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將自身狀態(tài)由空閑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閱?dòng)態(tài)，并根據(jù)效能函數(shù)計(jì)算自身的效能值Uai ；步驟4:競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)將自身的效能值Uai以密封的形式作為標(biāo)價(jià)回復(fù)給主決策節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將自身狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈却龖B(tài)，等待主決策節(jié)點(diǎn)的決策公告；步驟5:主決策節(jié)點(diǎn)收到競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)報(bào)告的效能值Uai后，會(huì)將自身狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q策態(tài)，并與自身的效能值進(jìn)行比較，選擇出具有最小效能值的節(jié)點(diǎn)作為執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，然后做出決策;步驟6:競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)收到?jīng)Q策公告后，會(huì)判斷自身是否為中標(biāo)節(jié)點(diǎn)，如果是則將自身狀態(tài)標(biāo)記為執(zhí)行態(tài)， 開始執(zhí)行任務(wù)，否則將自身狀態(tài)標(biāo)記為空閑態(tài)。本發(fā)明的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，提出一種新的協(xié)作路由協(xié)議——基于動(dòng)態(tài)分簇的角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議AFRPDC(angleforwarding routing protocol base on dynamic clustering)。AFRPDC 協(xié)議包含了族內(nèi)(intra-cluster, ic)節(jié)點(diǎn)和簇頭(cluster-head, clh)節(jié)點(diǎn)間，以及簇頭節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)間2層面的協(xié)作關(guān)系，由2部分算法組成:基于接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI (Received SignalStrength Indication)的動(dòng)態(tài)分族算法 BRCA (based on RSSI dynamic clusteringalgorithm)和角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議 AFRP (angle forwarding routing protocol)。AFRPDC協(xié)議中的ic節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)之間協(xié)作的目的是保證網(wǎng)絡(luò)中部署的傳感器(sensor)節(jié)點(diǎn)平穩(wěn)分簇,選舉出合適的簇頭節(jié)點(diǎn)，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生異常事件時(shí)，ic節(jié)點(diǎn)可以及時(shí)將事件報(bào)告給簇頭節(jié)點(diǎn)；而簇頭節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間協(xié)作的目的是保證簇頭節(jié)點(diǎn)在收到ic節(jié)點(diǎn)報(bào)告的事件后及時(shí)反饋給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)，由執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)及時(shí)做出決策。AFRPDC協(xié)議中的ic節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作采用基于RSSI的動(dòng)態(tài)分簇算法BRCA。BRCA算法針對(duì)LSCA(Iink-state clustering algorithm)算法中的族頭重新選舉階段進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)引入基于事件頻率的休眠/喚醒機(jī)制，降低了節(jié)點(diǎn)能耗，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存周期。BRCA算法對(duì)于簇頭重現(xiàn)選舉采用基于閾值的方式，同時(shí)采用多參數(shù)權(quán)衡的方法實(shí)現(xiàn)簇頭的最優(yōu)選取。此外，BRCA采取RSSI值替代LSCA算法中的鏈路狀態(tài)值，簡(jiǎn)化了原算法的復(fù)雜度?；陂撝档姆绞绞钱?dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量Es小于閾值En時(shí)，簇頭節(jié)點(diǎn)才會(huì)重新選舉，以最大化網(wǎng)絡(luò)的生存周期。多參數(shù)權(quán)衡的方法是在簇頭重新選舉時(shí)權(quán)衡ic節(jié)點(diǎn)的Es、Ds和As這3個(gè)參量，并為各個(gè)參量賦予不同的權(quán)值Ci，然后，通過(guò)調(diào)整權(quán)值來(lái)獲得節(jié)點(diǎn)預(yù)算δ。簇頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)上報(bào)的節(jié)點(diǎn)預(yù)算δ，選擇擁有最大節(jié)點(diǎn)預(yù)算δ_的節(jié)點(diǎn)作為新簇頭clhmw,并發(fā)送簇頭移交報(bào)文CHHO (cluster-head hand off)給該節(jié)點(diǎn)。

節(jié)點(diǎn)預(yù)算δ的計(jì)算方法如式(I)所示。其中，角度信息As以弧度來(lái)表示，例如Ti /4、η /6 等。δ =c1*Es+c2*Ds+c3*As(I)AFRPDC協(xié)議中簇頭節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作采用角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議AFRP。角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議利用角度信息實(shí)現(xiàn)簇頭節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的通信，同時(shí)簇頭節(jié)點(diǎn)采用多參數(shù)權(quán)衡的方法選擇下一跳簇頭節(jié)點(diǎn)。簇頭節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)廣播時(shí)通過(guò)天線陣列獲得自身與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的角度As，而簇頭節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的距離Ds則可以通過(guò)計(jì)算RSSI值獲得。簇頭節(jié)點(diǎn)采用的多參數(shù)權(quán)衡方法在選擇下一跳時(shí)通過(guò)權(quán)衡簇頭節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的角度As和距離Ds和剩余能量Es來(lái)計(jì)算自身角度范圍內(nèi)簇頭節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)Pdh，而具有最大優(yōu)先級(jí)Pmax的簇頭節(jié)點(diǎn)將作為下一跳節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)Pcdh可以根據(jù)式(2)來(lái)計(jì)算。Pcih=d1*As+d2*Ds+d3*Es (2)網(wǎng)絡(luò)中部署的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)自身能量充沛配備GPS定位引擎和天線陣列，配備GPS定位引擎可以使執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)獲得自身的地理位置信息，使用天線陣列可以使得執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)廣播自己的方位；而ic節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)由于能量有限只配備天線陣列，用于獲得ic節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的角度和距離以及ic節(jié)點(diǎn)與簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離，并可以通過(guò)定位算法獲得ic節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)的位置信息。網(wǎng)絡(luò)中部署的所有傳感器節(jié)點(diǎn)都有兩級(jí)發(fā)射功率:匕和？11，其中1\用于簇內(nèi)通信，而Ph用于簇間通信。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)全網(wǎng)唯一的標(biāo)識(shí)號(hào)，該標(biāo)識(shí)號(hào)可以采用16位或者64位地址格式，也可以人工指定一個(gè)隨機(jī)數(shù)，同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)自身都有一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)表(NT)，用來(lái)記錄節(jié)點(diǎn)周圍的鄰居節(jié)點(diǎn)的信息。如果一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)當(dāng)選為簇頭節(jié)點(diǎn)，則該節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)號(hào)將成為簇的標(biāo)識(shí)(CID)。傳感器節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)表(NT)中需要記錄如下信息:鄰居節(jié)點(diǎn)的ID、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的ID、鄰居節(jié)點(diǎn)的角度信息(As)、鄰居節(jié)點(diǎn)的剩余能量(Es)、鄰居節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的距離(Ds)。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:1.本發(fā)明將層次路由思想和RSSI技術(shù)引入設(shè)計(jì)中，提出了基于RSSI的動(dòng)態(tài)分簇算法，該算法有別于傳統(tǒng)的平面路由協(xié)議和層次路由協(xié)議，它是將RSSI值的大小作為節(jié)點(diǎn)選擇簇頭的主要標(biāo)準(zhǔn)，解決了網(wǎng)絡(luò)中新入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)入簇。同時(shí)，獲取RSSI值不需要增加較大的計(jì)算量和額外的硬件，應(yīng)用成本較低。2.本發(fā)明借助有向感知模型的思想將角度引入本設(shè)計(jì)中，提出了角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議，該協(xié)議有別于生成樹算法和地理位置輔助路由協(xié)議，它是將角度作為選擇下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的主要依據(jù)，降低了計(jì)算復(fù)雜度，縮短了網(wǎng)絡(luò)延遲，滿足WSAN網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和可靠性要求。3.本發(fā)明在網(wǎng)絡(luò)初始部署后對(duì)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)采用執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)重新部署算法(RDAA)，可以將執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)近似移動(dòng)到執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行區(qū)域的中心，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)對(duì)事件的實(shí)時(shí)響應(yīng)。該算法只需要借助簇頭節(jié)點(diǎn)的地理位置信息，計(jì)算量小，而且不需要額外的硬件。4.本發(fā)明將密封 第一價(jià)拍賣機(jī)制與合同網(wǎng)協(xié)議引入本設(shè)計(jì)中，提出一種基于密封第一價(jià)拍賣的實(shí)時(shí)任務(wù)分配算法，該算法可以將執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)收到的事件作為任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分配，保證事件處理的實(shí)時(shí)性和可靠性，同時(shí)該算法是一個(gè)分布式算法。


圖1是本發(fā)明的整體框架圖。圖2是單源多路徑生成圖。圖3是單源最短路徑圖。圖4是執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)重新部署算法的原理圖。圖5是本發(fā)明的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行流程圖。圖6是本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)的流程流程圖。圖7是本發(fā)明的簇頭節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行流程圖。圖8是本發(fā)明的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:如圖1所示，一種基于WSAN網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是它采用三層協(xié)作模型:傳感器(Sensor)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作和傳感器節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)(Actor)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作以及執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作。傳感器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作采用基于接收信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)的動(dòng)態(tài)分簇算法(BRCA)實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的分簇，選出簇頭(Cluster-Head, CLH)節(jié)點(diǎn)和簇內(nèi)(Intra-Cluster, IC)節(jié)點(diǎn)；而傳感器節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作實(shí)際上是簇頭節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，簇頭節(jié)點(diǎn)采用角度路由協(xié)議(AFRP)將IC節(jié)點(diǎn)感知到的事件報(bào)告給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)；至于執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作則是采用執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)重新部署算法(RDAA)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的重新部署和基于密封第一價(jià)拍賣的實(shí)時(shí)任務(wù)分配算法(RTAA-SFPA)實(shí)現(xiàn)任務(wù)的實(shí)時(shí)分配?；赗SSI的動(dòng)態(tài)分簇算法(BRCA)包括三個(gè)階段:分簇形成階段、簇內(nèi)更新階段、簇頭重新選舉階段。分簇形成階段的目的是選出簇頭節(jié)點(diǎn)(CLH)和簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)(1C)，將網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)分簇；簇內(nèi)更新階段的目的是IC節(jié)點(diǎn)更換簇頭節(jié)點(diǎn)，當(dāng)IC節(jié)點(diǎn)收到新簇頭節(jié)點(diǎn)的廣播幀，它會(huì)比較兩個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)的RSSI幀，根據(jù)兩者的RSSI大小做出決策；簇頭重新選舉階段的目的是當(dāng)原簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量低于閾值時(shí)，就要進(jìn)行簇頭重新選舉，選舉出新的簇頭節(jié)點(diǎn)。角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議(AFRP)包括兩個(gè)階段:角度查詢階段和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段。在角度查詢階段簇頭節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間會(huì)生成單源多路徑，如圖2所示；但在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)會(huì)向簇頭節(jié)點(diǎn)確定一條單源最短路徑，之后簇頭節(jié)點(diǎn)會(huì)使用這條最短路徑將事件報(bào)告給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)，如圖3所示。執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)重新部署算法(RDAA)主要用于對(duì)已經(jīng)劃分好執(zhí)行范圍的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新部署，使得執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)盡量部署在執(zhí)行區(qū)域的中間，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)對(duì)事件的實(shí)時(shí)響應(yīng)。而基于密封第一價(jià)拍賣的實(shí)時(shí)任務(wù)分配算法(RTAA-SFPA)對(duì)于事件區(qū)域發(fā)生的事件采用基于拍賣的合同網(wǎng)協(xié)議將發(fā)生的事件作為任務(wù)分配給效能值最小的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)或者執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的集合，以均衡網(wǎng)絡(luò)能耗。效能值是通過(guò)計(jì)算效能函數(shù)獲得，而效能函數(shù)需要權(quán)衡執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)完成任務(wù)所需要的時(shí)間OX)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)與事件區(qū)域的距離(Dai)JA行器節(jié)點(diǎn)的剩余能量(Eai)這三個(gè)參數(shù)。
`
如圖4所示，本發(fā)明部署的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)初始部署后，雖然整個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域被執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)劃分，但是執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)并沒(méi)有處于執(zhí)行區(qū)域的中心，這會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)對(duì)發(fā)生在自身執(zhí)行區(qū)域內(nèi)事件的響應(yīng)時(shí)間不一致，距離執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)近的事件響應(yīng)時(shí)間短，而距離執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)的事件響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。為了均衡執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)對(duì)自身執(zhí)行區(qū)域內(nèi)發(fā)生事件的處理時(shí)間以及滿足WSAN網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求，本發(fā)明提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的、分布式的、低能耗的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)重新部署算法(RDAA)，使得執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)在獲得了自身執(zhí)行范圍內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告后，通過(guò)該算法可以獲得執(zhí)行區(qū)域的中心并移動(dòng)到該區(qū)域中心。本發(fā)明提出的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)重新部署算法(RDAA)包括以下步驟:步驟1:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)記錄自身的坐標(biāo)Pt。，同時(shí)聲明兩個(gè)坐標(biāo)變量Ptmin和Ptmax,令
"Pt =P1- =P1-.丄 Lmin 丄 Lmax 丄 uO ,步驟2:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)記錄CLH的數(shù)量count，然后循環(huán)從NT中讀取CLH的坐標(biāo)放到
Pttemp 中(I)如果 Pttemp.x〈Pt0.X 并且 Pttemp.y<Pt0.y, Ptmin=Pttemp ；(2)如果 Pttemp.x>Pt0.X 并且 Pttemp.y>Pt0.y, Ptmax=Pttemp ；
(3)否則，從NT中讀取CLH的坐標(biāo)放到Pttemp中；步驟3:計(jì)算執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的新坐標(biāo) Pt0.X= (Ptmin.x+Ptmax.X) /2, Pt0.y= (Ptmin.y+Ptmax.y) /2 ；步驟4:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到新坐標(biāo)Pt。；如圖5所示，本發(fā)明部署的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)上電后，會(huì)通過(guò)自身配置的GPS定位引擎獲得自身的地理位置信息，然后設(shè)定執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑Ra和初始節(jié)點(diǎn)能量Etl,最后為執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)設(shè)定能耗模型E(n)，之后執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后，會(huì)在自身的感知范圍內(nèi)接收簇頭節(jié)點(diǎn)的廣播，之后會(huì)調(diào)用執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)重新部署算法，將執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)盡量移動(dòng)到執(zhí)行區(qū)域的中心。Actor重新部署后，會(huì)計(jì)算自身的剩余能量Es，并判斷Es是否小于10，本發(fā)明設(shè)定如果節(jié)點(diǎn)的剩余能量小于10時(shí)，就認(rèn)為節(jié)點(diǎn)以死亡，否則執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)等待簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告 事件。如果執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)收到簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告的事件，該執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)成為主決策節(jié)點(diǎn)，主決策節(jié)點(diǎn)會(huì)將收到的事件作為任務(wù)進(jìn)行分解，同時(shí)開啟拍賣機(jī)制，向周圍執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)廣播拍賣公告，收到拍賣公告的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)成為競(jìng)標(biāo)節(jié)點(diǎn)參與競(jìng)標(biāo)。主決策節(jié)點(diǎn)根據(jù)效能函數(shù)確定執(zhí)行任務(wù)的競(jìng)標(biāo)節(jié)點(diǎn)集合，開始分配任務(wù)。本發(fā)明提出一種基于密封第一價(jià)拍賣的實(shí)時(shí)任務(wù)分配算法(RTAA-SFPA)，該算法包括以下步驟:步驟1:主決策節(jié)點(diǎn)收到事件報(bào)告后，將自身狀態(tài)從空閑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌跏紤B(tài)，同時(shí)采用合同網(wǎng)協(xié)議將任務(wù)分解為多個(gè)單位任務(wù)；步驟2:主決策節(jié)點(diǎn)對(duì)于每個(gè)單位任務(wù)采用密封第一價(jià)拍賣機(jī)制進(jìn)行拍賣，并廣播J0IN_ACT10N拍賣公告，之后主決策節(jié)點(diǎn)將自身狀態(tài)標(biāo)記位等待態(tài)，等待接收競(jìng)標(biāo)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)價(jià)；步驟3:收到主決策節(jié)點(diǎn)拍賣公告的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)成為競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將自身狀態(tài)由空閑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閱?dòng)態(tài)，并根據(jù)效能函數(shù)計(jì)算自身的效能值Uai ；步驟4:競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)將自身的效能值Uai以密封的形式作為標(biāo)價(jià)回復(fù)給主決策節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將自身狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈却龖B(tài)，等待主決策節(jié)點(diǎn)的決策公告；步驟5:主決策節(jié)點(diǎn)收到競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)報(bào)告的效能值他1后，會(huì)將自身狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q策態(tài)，并與自身的效能值進(jìn)行比較，選擇出具有最小效能值的節(jié)點(diǎn)作為執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，然后做出決策。步驟6:競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)收到?jīng)Q策公告后，會(huì)判斷自身是否為中標(biāo)節(jié)點(diǎn)，如果是則將自身狀態(tài)標(biāo)記為執(zhí)行態(tài)，開始執(zhí)行任務(wù)，否則將自身狀態(tài)標(biāo)記為空閑態(tài)。如圖6所示，本發(fā)明部署的傳感器節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后，會(huì)等待接收?qǐng)?zhí)行器節(jié)點(diǎn)廣播ablf中貞，如果傳感器節(jié)點(diǎn)收到ablf巾貞,傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)計(jì)算自身與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的角度As和距離Ds，并記錄在自身的鄰居節(jié)點(diǎn)表NT中。之后傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)入分簇形成階段，在分簇形成階段傳感器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行以下操作:步驟1:傳感器節(jié)點(diǎn)標(biāo)記標(biāo)記自身為未分簇狀態(tài)，同時(shí)設(shè)定一個(gè)定時(shí)器Tw，其中Tw>Tb，Tb是BEAC幀重新廣播的間隔時(shí)間；步驟2:傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽信道接收BEAC幀；步驟3:如果傳感器節(jié)點(diǎn)收到BEAC幀會(huì)進(jìn)行如下操作，(I)傳感器節(jié)點(diǎn)向簇頭(CLH)回復(fù)BREP幀；(2)簇頭節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)更新鄰居節(jié)點(diǎn)表(NT);
(3)簇頭節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)在NT中記錄雙方的RSSI值；(4)簇頭節(jié)點(diǎn)設(shè)置休眠標(biāo)記位；(5)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)設(shè)置標(biāo)記位；(6)如果處于喚醒狀態(tài)的傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到事件，該傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)將自身的休眠時(shí)間Ts更改為Ts+0t;步驟4:如果傳感器節(jié)點(diǎn)在Tw時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到BEAC幀，該節(jié)點(diǎn)會(huì)將自身設(shè)定為CLH，然后開始廣播BEAC幀；步驟5:在分簇形成階段所有節(jié)點(diǎn)都需要進(jìn)行時(shí)間同步，以保證事件的有效性；在分簇形成階段，傳感器節(jié)點(diǎn)選出簇頭節(jié)點(diǎn)和簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)后，簇頭節(jié)點(diǎn)會(huì)進(jìn)入如圖7所示的簇頭節(jié)點(diǎn)流程圖，而簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)會(huì)進(jìn)入如圖8所示的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)流程圖。如圖7所示，本發(fā)明中的簇頭節(jié)點(diǎn)會(huì)設(shè)置自身的傳輸半徑Re和自身的能耗模型E (η)，然后計(jì)算自身的剩余能量Ec，如果Ec小于50，則簇頭節(jié)點(diǎn)就會(huì)進(jìn)入簇頭重新選舉階段，否則簇頭節(jié)點(diǎn)等待接收簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)報(bào)告的事件。簇頭節(jié)點(diǎn)在簇頭重新選舉階段會(huì)執(zhí)行以下步驟:步驟1:如果簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量Ecm小于設(shè)定的能量閾值En,(I) CLHtjld通知簇內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)上報(bào)他們的Es，Ds, As;^CLHtjld計(jì)算所有簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)預(yù)算(δ)并比較各個(gè)節(jié)點(diǎn)的δ值，以找出擁有最大節(jié)點(diǎn)預(yù)算(S max)的節(jié)點(diǎn)；(3) CLHtjld通知擁有δ_的節(jié)點(diǎn)作為新簇頭CLHnew并通知其它節(jié)點(diǎn)；步驟2:否則原簇頭節(jié)點(diǎn)繼續(xù)擔(dān)任簇頭；當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)收到簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)報(bào)告的事件，簇頭節(jié)點(diǎn)會(huì)進(jìn)入角度查詢階段，簇頭節(jié)點(diǎn)使用Ph級(jí)別的功耗向下一跳簇頭節(jié)點(diǎn)查詢到達(dá)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的最短路徑，簇頭節(jié)點(diǎn)在角度查詢階段會(huì)生成到達(dá)Actor的多條路經(jīng)，最終由執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)確認(rèn)一條單源最短路徑。簇頭節(jié)點(diǎn)在角度查詢階段執(zhí)行以下步驟:步驟1:每個(gè)CLH在BRCA算法中已經(jīng)獲得自身的Es，以及自身與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的角度As和距離Ds;步驟2:如果Rc>=Ds，其中Re是簇頭節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑，則CLHl節(jié)點(diǎn)直接向執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)報(bào)告事件；步驟3:如果 Rc〈Ds,(I) CLHl節(jié)點(diǎn)進(jìn)入角度查詢階段，該節(jié)點(diǎn)使用PH級(jí)別的功耗廣播AQP報(bào)文；(2)在CLHl角度范圍內(nèi)的CLHi節(jié)點(diǎn)會(huì)回復(fù)AQRP報(bào)文上報(bào)自身的As，Ds和Es;(3)CLH1收到AQRP報(bào)文會(huì)記錄在自身的NT表中；(4) CLHl計(jì)算鄰居簇頭節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)Pi ;
(5)CLHi節(jié)點(diǎn)重復(fù)該過(guò)程直到有簇頭節(jié)點(diǎn)能夠直接將事件報(bào)告給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)；步驟4:如果CLHi節(jié)點(diǎn)的Pi=Pmax,(I)CLHl會(huì)選擇CLHi作為下一跳節(jié)點(diǎn)；(2) CLHi重復(fù)該過(guò)程直到AQR報(bào)文到達(dá)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)；步驟5:如果執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)收到簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送的AQP報(bào)文，(I)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)會(huì)記錄該報(bào)文的序列號(hào)(SEQ)并比較自身記錄的SEQ;
(2)如果執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)找到相同的SEQ則會(huì)忽略該報(bào)文；(3)否則執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)廣播接收到的最短路徑；如圖8所示，本發(fā)明中的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)會(huì)設(shè)置自身的傳輸半徑Rs和自身的能耗模型E(n)，然后計(jì)算自身的剩余能量Es。如果Es小于10，表明簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)已死亡，否則簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)一直監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。當(dāng)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)區(qū)域發(fā)生事件，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)會(huì)使用匕級(jí)別的功耗向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告事件。如果簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中接收到新簇頭節(jié)點(diǎn)的beac幀，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)會(huì)進(jìn)入簇內(nèi)更新階段，根據(jù)判斷的結(jié)果決定簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)是否更換簇頭。簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)在簇內(nèi)更新階段執(zhí)行以下步驟:步驟1:如果簇內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)收到來(lái)自其它簇頭節(jié)點(diǎn)的BEAC巾貞，該節(jié)點(diǎn)判斷收到的RSSI值的大小，如果RSSInew >RSS1ld+A,其中RSS1-是收到新CLH(CLHnJ節(jié)點(diǎn)的RSSI值，而RSSItjld是原CLH(CLHtjld)節(jié)點(diǎn)的RSSI值，Δ是算法中預(yù)定義的增量閾值。(I)傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)回復(fù)BREP幀通知CLHnew節(jié)點(diǎn)將該節(jié)點(diǎn)加入簇中，同時(shí)發(fā)送SCAN幀通知CLHtjld節(jié)點(diǎn)從自身NT表中移除該節(jié)點(diǎn)；⑵CLHnew節(jié)點(diǎn)和CLHtjld節(jié)點(diǎn)會(huì)更新他們的NT表；步驟2:否則傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)忽略BEAC幀；本發(fā)明未涉及部 分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是包括三個(gè)階段:分簇形成階段、簇內(nèi)更新階段、簇頭重新選舉階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是分簇形成階段包括以下步驟: 步驟1:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后利用泰森多邊形圖劃分感知范圍； 步驟2:傳感器節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后標(biāo)記自身為未分簇狀態(tài)，同時(shí)設(shè)定一個(gè)定時(shí)器，設(shè)置定時(shí)時(shí)間為Tw，其中Tw>Tb，Tb是BEAC(beacon)幀重新廣播的間隔時(shí)間； 步驟3:傳感器節(jié)點(diǎn)開始監(jiān)聽信道并準(zhǔn)備接受接收簇頭節(jié)點(diǎn)廣播的BEAC幀； 步驟4:如果傳感器節(jié)點(diǎn)收到BEAC幀會(huì)進(jìn)行如下操作， (1)傳感器節(jié)點(diǎn)向簇頭(clh)回復(fù)BREP(beaconreply)中貞； (2)簇頭節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)更新鄰居節(jié)點(diǎn)表(NT)； (3)簇頭節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)在NT中記錄雙方的RSSI值； (4)簇頭節(jié)點(diǎn)設(shè)置休眠標(biāo)記位； (5)ic節(jié)點(diǎn)設(shè)置休眠標(biāo)記位； (6)如果處于喚醒狀態(tài)的傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到事件，該傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)將自身的休眠時(shí)間Ts更改為Ts+ Θ t ； (7)步驟5:如果傳感器節(jié)點(diǎn)在Tw時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到BEAC巾貞，該節(jié)點(diǎn)會(huì)將自身設(shè)定為cIh，然后開始廣播BEAC幀； 步驟6:在分簇形成階段所有節(jié)點(diǎn)都需要進(jìn)行時(shí)間同步，以保證事件的有效性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是簇內(nèi)更新階段算法包括以下步驟: 步驟1:如果簇內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)收到來(lái)自其它簇頭節(jié)點(diǎn)的BEAC幀，該節(jié)點(diǎn)判斷收到的RSSI值的大小，如果RSSInew >RSS1ld+A,其中RSSInew是收到新clh (clhn )節(jié)點(diǎn)的RSSI值，而RSSItjld是原Clh(Clhtjld)節(jié)點(diǎn)的RSSI值，是算法中預(yù)定義的增量閾值； 傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)回復(fù)BREP巾貞通知Clhnew節(jié)點(diǎn)將該節(jié)點(diǎn)加入簇中，同時(shí)發(fā)送SCAN (slavecancel)巾貞通知Clhtjld節(jié)點(diǎn)從自身NT表中移除該節(jié)點(diǎn)； (1)Clhnew節(jié)點(diǎn)和Clhtjld節(jié)點(diǎn)會(huì)更新他們的NT表； (2)步驟2:否則傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)忽略BEAC幀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是BRCA算法簇頭重新選舉階段算法包括以下步驟: 步驟1:如果簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量Ecdh小于設(shè)定的能量閾值En， Clhtjld通知簇內(nèi)的傳 感器節(jié)點(diǎn)上報(bào)他們的Es，Ds, As; (1)Clhtjld計(jì)算所有簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)預(yù)算(δ)并比較各個(gè)節(jié)點(diǎn)的δ值，以找出擁有最大節(jié)點(diǎn)預(yù)算(δ max)的節(jié)點(diǎn)； (2)Clhtjld通知擁有δ_的節(jié)點(diǎn)作為新簇頭Clhnew并通知其它節(jié)點(diǎn)； 步驟2:否則源簇頭節(jié)點(diǎn)繼續(xù)擔(dān)任簇頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議包括兩個(gè)階段:角度查詢階段和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段。角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議在角度查詢階段會(huì)生成源簇頭節(jié)點(diǎn)到目的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的單源多路徑，而在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段源簇頭節(jié)點(diǎn)會(huì)確定一條到目的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的單源最短路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議的角度查詢階段算法包括以下步驟: 步驟1:每個(gè)clh在BRCA算法中已經(jīng)獲得自身的Es，以及自身與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的角度As和距離Ds ； 步驟2:如果P=Ds,其中R。是簇頭節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑，則clhl節(jié)點(diǎn)直接向執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)報(bào)告事件； 步驟3:如果RcXDs, (1)clhl節(jié)點(diǎn)進(jìn)入角度查詢階段,該節(jié)點(diǎn)使用Ph級(jí)別的功耗廣播AQP(anglequerypacket)報(bào)文； (2)在clhl角度范圍內(nèi)的clhi節(jié)點(diǎn)會(huì)回復(fù)AQRP(anglequery reply packet)報(bào)文上報(bào)自身的As，Ds和Es ； (3)clhl收到AQRP報(bào)文會(huì)記錄在自身的NT表中； (4)clhl計(jì)算鄰居簇頭節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)Pi ； (5)clhi節(jié)點(diǎn)重復(fù)該過(guò)程直到有簇頭節(jié)點(diǎn)能夠直接將事件報(bào)告給執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)； 步驟4:如果clhi節(jié)點(diǎn)的Pi=Pmax, (Delhi會(huì)選擇clhi作為下一跳節(jié)點(diǎn)； (2)clhi重復(fù)該過(guò)程直到AQR報(bào)文到達(dá)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)； 步驟5:如果執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)收到簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送的AQP報(bào)文， (1)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)會(huì)記錄該報(bào)文的序列號(hào)(SEQ)并比較自身記錄的SEQ; (2)如果執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)找到相同的SEQ則會(huì)忽略該報(bào)文； (3)否則執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)廣播接收到的最短路徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是還包括角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段5包括以下步驟: 步驟1:clhl獲得執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)廣播的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑后，就會(huì)進(jìn)入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段； 步驟2:在該階段clhl節(jié)點(diǎn)從NT表中查找下一跳簇頭節(jié)點(diǎn)clhi并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳節(jié)點(diǎn)clhi ； 步驟3:clhi節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行緩存，然后查找自身NT表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)； 步驟4:clhj節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后重復(fù)該過(guò)程直到數(shù)據(jù)到達(dá)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是ic節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)是靜止的，而執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)可以移動(dòng)。同時(shí)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合和任務(wù)分解。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)可以分為兩類:主決策節(jié)點(diǎn)和競(jìng)標(biāo)節(jié)點(diǎn)，而且這兩類節(jié)點(diǎn)都有四種狀態(tài)。將主決策節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)劃分為空閑態(tài)、初始態(tài)、等待態(tài)、決策態(tài)；將競(jìng)標(biāo)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)劃分為:空閑態(tài)、啟動(dòng)態(tài)、等待態(tài)、執(zhí)行態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)初始部署后會(huì)采用執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)重新部署算法(RDAA)，對(duì)已經(jīng)劃分好執(zhí)行范圍的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新部署，使得執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)盡量部署在執(zhí)行區(qū)域的中間，保證執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)對(duì)事件的實(shí)時(shí)響應(yīng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是RDAA算法包括以下步驟: 步驟1:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)記錄自身的坐標(biāo)Pt。，同時(shí)聲明兩個(gè)坐標(biāo)變量Ptmin和Ptmax,令"Pt =P1- =P1-.丄 Lmin 丄 Lmax 丄 uO , 步驟2:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)記錄clh的數(shù)量count,然后循環(huán)從NT中讀取clh的坐標(biāo)放到Pttemp中 (1)如果Pttemp.x〈Pt0.X 并且 Pttemp.y<Pt0.y, Ptmin=Pttemp ； (2)如果Pttemp.x>Pt0.X 并且 Pttemp.y>Pt0.y, Ptmax=Pttemp ； (3)否則，從NT中讀取clh的坐標(biāo)放到Pttenip中；步驟 3:計(jì)算執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的新坐標(biāo) Pt0.X= (Ptmin.x+Ptmax.X) /2, Pt0.y= (Ptmin.y+Ptmax.y)/2 ； 步驟4:執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到新坐標(biāo)Pt。。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)在收到簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告的事件后會(huì)采用基于密封第一價(jià)拍賣的實(shí)時(shí)任務(wù)分配算法(RTAA-SFPA)對(duì)于事件區(qū)域發(fā)生的事件采用基于拍賣的合同網(wǎng)協(xié)議將發(fā)生的事件作為任務(wù)分配給效能值最小的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)或者執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的集合，以均衡網(wǎng)絡(luò)能耗。效能值是通過(guò)計(jì)算效能函數(shù)獲得，而效能函數(shù)需要權(quán)衡執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)完成任務(wù)所需要的時(shí)間(Tai)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)與事件區(qū)域的距離(Dai)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的剩余能量(Eai)這三個(gè)參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是RTAA-SFPA算法包括以下步驟: 步驟1:主決策節(jié)點(diǎn)收到事件報(bào)告后，將自身狀態(tài)從空閑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌跏紤B(tài)，同時(shí)采用合同網(wǎng)協(xié)議將任務(wù)分解為多個(gè)單位任務(wù)； 步驟2:主決策節(jié)點(diǎn)對(duì)于每個(gè)單位任務(wù)采用密封第一價(jià)拍賣機(jī)制進(jìn)行拍賣，并廣播J0IN_ACT10N拍賣公告，之后主決策節(jié)點(diǎn)將自身狀態(tài)標(biāo)記為等待態(tài)，等待接收競(jìng)標(biāo)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)價(jià)； 步驟3:收到主決策節(jié)點(diǎn)拍賣公告的執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)成為競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將自身狀態(tài)由空閑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閱?dòng)態(tài)，并根據(jù)效能函數(shù)計(jì)算自身的效能值Uai ； 步驟4:競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)將自身的效能值Uai以密封的形式 作為標(biāo)價(jià)回復(fù)給主決策節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將自身狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈却龖B(tài)，等待主決策節(jié)點(diǎn)的決策公告； 步驟5:主決策節(jié)點(diǎn)收到競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)報(bào)告的效能值Uai后，會(huì)將自身狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q策態(tài)，并與自身的效能值進(jìn)行比較，選擇出具有最小效能值的節(jié)點(diǎn)作為執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，然后做出決策; 步驟6:競(jìng)拍節(jié)點(diǎn)收到?jīng)Q策公告后，會(huì)判斷自身是否為中標(biāo)節(jié)點(diǎn)，如果是則將自身狀態(tài)標(biāo)記為執(zhí)行態(tài)，開始執(zhí)行任務(wù)，否則將自身狀態(tài)標(biāo)記為空閑態(tài)。
全文摘要
一種基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制方法，其特征是包括三個(gè)階段分簇形成階段、簇內(nèi)更新階段、簇頭重新選舉階段。該方法將WSAN技術(shù)應(yīng)用于設(shè)施作物，并提出一種適合WSAN網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作路由協(xié)議——基于動(dòng)態(tài)分簇的角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議，同時(shí)提出一種基于密封第一價(jià)拍賣的實(shí)時(shí)任務(wù)分配算法RTAA-SFPA。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)設(shè)施作物應(yīng)用的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化；可以實(shí)現(xiàn)設(shè)施作物管理的實(shí)時(shí)性、可靠性和低能耗。
文檔編號(hào)H04W84/18GK103228021SQ20131000098
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者徐煥良, 王兆敏, 王浩云, 任守綱 申請(qǐng)人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)