本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法。

背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)地監(jiān)控，能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供環(huán)境實(shí)時(shí)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，獲取作物生境信息，快速調(diào)整種植方案，提高作物常量，減少成本投入，已經(jīng)成為提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為高質(zhì)量食品生產(chǎn)及加工系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的新興技術(shù)將為農(nóng)業(yè)提供新的經(jīng)濟(jì)機(jī)遇，同時(shí)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用面臨著農(nóng)田無線信號(hào)傳輸環(huán)境復(fù)雜以及農(nóng)業(yè)應(yīng)用中低成本的特殊需求。因此，研究適用于大田的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署方法，即在復(fù)雜、隨時(shí)間周期性漸變的種植環(huán)境下，如何通過合理的節(jié)點(diǎn)部署方法，達(dá)到滿足監(jiān)測(cè)覆蓋率、連通性要求和降低節(jié)點(diǎn)部署成本的目的，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)再農(nóng)田中應(yīng)用的基礎(chǔ)問題。目前用的比較多的部署方法包括結(jié)構(gòu)化部署和隨機(jī)部署兩種。如何通過一定的布局策略，在盡量不增加節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和布設(shè)成本的基礎(chǔ)上，滿足網(wǎng)絡(luò)餓覆蓋性和連通性要求，是近年來研究的一個(gè)重要方向。發(fā)明專利“監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)部署方法及裝置”（授權(quán)公告號(hào)CN101720095B）提供了一種進(jìn)行傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格部署的方法；“一種鏈?zhǔn)綗o線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署方法”（申請(qǐng)公布號(hào)CN102325388A）該方法針對(duì)鏈?zhǔn)綗o線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中因?yàn)槟芎牟痪舛鴮?dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)低壽命問題，采用多級(jí)階梯式備份節(jié)點(diǎn)的思想，將給定的節(jié)點(diǎn)合理地部署在狹長(zhǎng)區(qū)域中，從而獲得較高的網(wǎng)絡(luò)工作壽命。“一種面向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的WSN節(jié)點(diǎn)部署方法”（申請(qǐng)公布號(hào)CN103347265A）將整個(gè)WSN網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)一級(jí)固定簇頭（1）、多個(gè)二級(jí)簇頭（2）、多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)（3）和Sink節(jié)點(diǎn)，其中一級(jí)固定簇頭屬于總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，依次排列最終與Sink節(jié)點(diǎn)相連，每一個(gè)固定簇頭和多個(gè)二級(jí)非固定簇頭相連通，一個(gè)二級(jí)非固定簇頭和多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)相連通，一級(jí)固定簇頭和Sink節(jié)點(diǎn)采用太陽能供電以減小能耗和提高可靠性。“一種物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)部署方法”（申請(qǐng)公布號(hào)CN103260170A）建立基本監(jiān)測(cè)區(qū)域模型，并確定總傳感器節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、對(duì)角線上兩個(gè)相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)間距離、拓?fù)鋵哟螖?shù)、簇首節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和實(shí)際要監(jiān)測(cè)的面積之間的關(guān)系。這些部署方法有的是根據(jù)監(jiān)測(cè)面積以及節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)范圍，確定網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)數(shù)目；有的基于節(jié)點(diǎn)的能量因素建立部署模型。但是這些部署方法針對(duì)的都是通用環(huán)境，沒有分析無線信號(hào)的具體傳輸環(huán)境，部署方法都是基于不變環(huán)境中(OpenSpace)如何調(diào)整傳感器的地點(diǎn)以滿足覆蓋要求。目前常用的幾種部署方法，結(jié)構(gòu)化部署存在著不靈活，不能適應(yīng)環(huán)境的不均勻變化的缺點(diǎn)；隨機(jī)化部署存在著分布不均勻?qū)е碌墓?jié)點(diǎn)利用率不高、區(qū)域重復(fù)覆蓋和覆蓋空洞、無法保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連通性。若采用增加節(jié)點(diǎn)布設(shè)的密度來達(dá)到較好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和連通性，則必然造成成本的升高；現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署方法沒有考慮到農(nóng)田環(huán)境中作物生長(zhǎng)對(duì)無線信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，認(rèn)為無線信號(hào)處于單一、不變的環(huán)境，不能滿足農(nóng)業(yè)上無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的需求，其次對(duì)于無線傳感器在農(nóng)業(yè)種應(yīng)用成本的要求，在滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)要求的前提下，如何確定節(jié)點(diǎn)部署的最適合數(shù)量，以及如何在節(jié)點(diǎn)數(shù)量限制的前提下通過設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的布局達(dá)到完好的覆蓋性和連通性是迫切需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何在節(jié)點(diǎn)數(shù)量限制的前提下通過設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的布局達(dá)到完好的覆蓋性和連通性的問題。為此目的，本發(fā)明提出了一種基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法，包括具體以下步驟：S1：根據(jù)無線信號(hào)傳輸模型確定節(jié)點(diǎn)部署高度h；S2：根據(jù)玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)對(duì)無線信號(hào)傳輸距離的影響和數(shù)據(jù)傳輸量能耗確定節(jié)點(diǎn)部署指導(dǎo)數(shù)目；S3：根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)部署指導(dǎo)數(shù)目進(jìn)行結(jié)構(gòu)化部署，并進(jìn)行分區(qū)和各個(gè)小區(qū)域內(nèi)無線信號(hào)傳輸環(huán)境信息的采集；S4：根據(jù)采集到的所述各個(gè)小區(qū)域內(nèi)無線信號(hào)傳輸環(huán)境信息進(jìn)行各分區(qū)節(jié)點(diǎn)數(shù)目補(bǔ)充以及節(jié)點(diǎn)位置調(diào)整。進(jìn)一步地，所述步驟S1進(jìn)一步包括：S11：根據(jù)小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型，建立玉米三個(gè)生長(zhǎng)階段所述無線信號(hào)傳輸模型；S12：分析所述玉米三個(gè)生長(zhǎng)階段所述無線信號(hào)傳輸模型的傳輸特性；S13：根據(jù)獲取的所述傳輸特性確定所述節(jié)點(diǎn)部署高度。具體地，所述小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型為：其中，a’,b’,c’,i,j,k為擬合系數(shù)，不同生長(zhǎng)階段中PSAD的取值不同，因而可得出不同的擬合系數(shù)，在既定條件下為一常數(shù)，Hb為遮擋高度：Hb=Ha-Hp，，Ha為天線高度，Hp為植株高度。具體地，所述玉米三個(gè)生長(zhǎng)階段包括苗期階段、穗期階段以及粒期階段。進(jìn)一步地，所述步驟S12進(jìn)一步包括：所述苗期階段在所述小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型下的信道衰減最小值為PLs_min；根據(jù)所述PLs_min值得到信道衰減在區(qū)間[PLs_min,θPLs_min]范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的所述節(jié)點(diǎn)部署高度集合[hs_min,hs_max]，其中，1≤θ≤+∞。進(jìn)一步地，所述步驟S12進(jìn)一步包括：所述穗期階段在所述小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型下的信道衰減最小值為PLh_min；根據(jù)所述PLh_min值得到信道衰減在區(qū)間[PLh_min,θPLh_min]范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的所述節(jié)點(diǎn)部署高度集合[hh_min,hh_max]，其中，1≤θ≤+∞。進(jìn)一步地，所述步驟S12進(jìn)一步包括：所述粒期階段在所述小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型下的信道衰減最小值為PLg_min；根據(jù)所述PLg_min值得到信道衰減在區(qū)間[PLg_min,θPLg_min]范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的所述節(jié)點(diǎn)部署高度集合[hg_min,hg_max]，其中，1≤θ≤+∞。具體地，對(duì)所述節(jié)點(diǎn)部署高度集合取并集：[hs_min,hs_max]∩[hh_min,hh_max]∩[hg_min,hg_max]，所述并集不為空的最小值作為所述節(jié)點(diǎn)部署高度h：h=min{[hs_min,hs_max]∩[hh_min,hh_max]∩[hg_min,hg_max]}，若取并集后集合為空，則增大θ的值直到所述集合不為空，其中，1≤θ≤+∞。進(jìn)一步地，所述步驟S2進(jìn)一步包括：S21：根據(jù)所述玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)和在所述步驟S1確定的所述節(jié)點(diǎn)部署高度對(duì)無線信號(hào)傳播距離的影響，獲得正六邊形數(shù)目：所需節(jié)點(diǎn)數(shù)目為：其中A為匯聚節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域面積，r為節(jié)點(diǎn)的最大傳輸距離；S22：根據(jù)所述監(jiān)測(cè)區(qū)域所述節(jié)點(diǎn)通信能耗，獲得所述節(jié)點(diǎn)數(shù)目其中，除sink節(jié)點(diǎn)以外所有節(jié)點(diǎn)的初始能量為Einit；S23；所述監(jiān)測(cè)區(qū)域所述節(jié)點(diǎn)部署指導(dǎo)數(shù)目大于n=max(nstr,nen)。具體地，所述節(jié)點(diǎn)最大傳輸距離r=min(ds,dh,dg)，其中ds為所述苗期階段在高度h的無線信號(hào)傳播距離；dh為所述穗期階段在高度h的無線信號(hào)傳播距離；dg為粒期階段在高度h的無線信號(hào)傳播距離。具體地，所述采集節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)直接通信作為匯聚節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚】偰芎模浩渲衦sink為監(jiān)測(cè)區(qū)域半徑，單位時(shí)間單位農(nóng)田監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)采集和向外發(fā)送的數(shù)據(jù)稱為時(shí)空數(shù)據(jù)密度，即作物農(nóng)田環(huán)境中的時(shí)空數(shù)據(jù)密度：進(jìn)一步地，所述步驟S3進(jìn)一步包括：S31：根據(jù)所述步驟S2所得所述節(jié)點(diǎn)部署指導(dǎo)數(shù)目進(jìn)行正六邊形結(jié)構(gòu)化部署，其中，所述正六邊形部署為采用正六邊形結(jié)構(gòu)化部署方案進(jìn)行大規(guī)模結(jié)構(gòu)化部署，布局的正六邊形邊長(zhǎng)為S32：對(duì)所述結(jié)構(gòu)化部署正六邊形進(jìn)行分區(qū)；S33：所述節(jié)點(diǎn)在田間完成所述正六邊形部署后，基于超功率通信模式，根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)間通信情況估計(jì)各分區(qū)節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)，其中，所述節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)為：進(jìn)一步地，所述步驟S4進(jìn)一步包括：S41：根據(jù)公式對(duì)所述結(jié)構(gòu)化部署的所述監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行所述各分區(qū)所述節(jié)點(diǎn)數(shù)目補(bǔ)充，其中，a為所述補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)數(shù)目參考系數(shù)1，b為所述補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)數(shù)目參考系數(shù)2，Asec為小塊分區(qū)的面積；S42：根據(jù)公式dRSSI=信號(hào)強(qiáng)度距離=節(jié)點(diǎn)間的歐式距離/節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)，對(duì)所述各分區(qū)進(jìn)行所述節(jié)點(diǎn)位置調(diào)整。進(jìn)一步地，所述步驟S42進(jìn)一步包括：當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)的所述信號(hào)強(qiáng)度距離大于期望信號(hào)強(qiáng)度距離，所述節(jié)點(diǎn)獲得相互靠攏的速度，當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)的所述信號(hào)強(qiáng)度距離小于期望信號(hào)強(qiáng)度距離，所述節(jié)點(diǎn)獲得相互排斥的速度。進(jìn)一步地，所述步驟S4進(jìn)一步包括：記錄所述補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)調(diào)整后的位置，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行所述節(jié)點(diǎn)的添加。進(jìn)一步地，所述步驟S4之后還包括：根據(jù)對(duì)已完成所述各分區(qū)節(jié)點(diǎn)數(shù)目補(bǔ)充以及所述節(jié)點(diǎn)位置調(diào)整后的所述節(jié)點(diǎn)采集到的環(huán)境信息，對(duì)所述玉米三個(gè)生長(zhǎng)階段的節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行微調(diào)操作。通過采用本發(fā)明所公開一種基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法，通過在玉米大田無線信號(hào)傳輸模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同階段玉米大田中無線信號(hào)的傳輸環(huán)境特征，給出節(jié)點(diǎn)部署的模型，根據(jù)部署模型確定最優(yōu)節(jié)點(diǎn)數(shù)目，最優(yōu)布局結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)玉米大田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化部署。同時(shí)又能方便地通過此部署方法，在玉米的各個(gè)階段，節(jié)點(diǎn)根據(jù)信號(hào)傳輸情況，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)位置的微調(diào)，最終達(dá)到節(jié)點(diǎn)間能夠通過協(xié)調(diào)完成整塊玉米大田各個(gè)階段的較好覆蓋，并且達(dá)到減少冗余的目的。附圖說明通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法的步驟流程圖；圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法中節(jié)點(diǎn)部署效果圖；圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法中節(jié)點(diǎn)速度矢量生成圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明申請(qǐng)為：基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法，其具體內(nèi)容主要如下：1、基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)是指：根據(jù)玉米不同階段的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)所建立的不同信號(hào)損耗模型，來預(yù)測(cè)無線信號(hào)在玉米的不同生長(zhǎng)階段無線信號(hào)傳播的損耗。2、基于預(yù)測(cè)的信號(hào)損耗來確定無線傳感器節(jié)點(diǎn)的高度h，在此高度下進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的部署及擴(kuò)散步驟。為了更好的理解與應(yīng)用本發(fā)明提出的基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法，以如下附圖示例進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法，包括具體以下步驟：步驟S1：根據(jù)無線信號(hào)傳輸模型確定節(jié)點(diǎn)部署高度h。具體地，步驟S1進(jìn)一步包括：步驟S11：根據(jù)小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型，建立玉米三個(gè)生長(zhǎng)階段無線信號(hào)傳輸模型。其中，小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型為：其中，a’,b’,c’,i,j,k為擬合系數(shù)，不同生長(zhǎng)階段中PSAD的取值不同，因而可得出不同的擬合系數(shù)，在既定條件下為一常數(shù)，以及Hb為遮擋高度：Hb=Ha-Hp，，Ha為天線高度，Hp為植株高度。進(jìn)一步地，PSAD（PlantSurfaceAreaDensity，作物表面積密度指數(shù)）用以表征作物生長(zhǎng)密集程度，定義為單位群落體積內(nèi)的作物總表面積，以m2/m3表示,計(jì)算公式如下：其中，Al為采樣區(qū)域內(nèi)作物葉面積，Ac為采樣區(qū)域內(nèi)作物莖桿面積，Af為采樣區(qū)域內(nèi)作物果實(shí)表面積，AG為采樣區(qū)域內(nèi)土地面積，Hp為植株高度。在Hb小于0時(shí)，即信號(hào)視距傳播受阻時(shí)，PSAD參數(shù)融合了葉面積、果實(shí)莖干面積、株高、株距等參數(shù)，可以更好的體現(xiàn)作物生長(zhǎng)的密集程度。由于影響無線電傳播的三種基本傳輸方式為反射、衍射和散射。從農(nóng)田環(huán)境自組織網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸路徑來看，從發(fā)射節(jié)點(diǎn)發(fā)出的電磁波主要由三條路徑以三種不同方式向接收節(jié)點(diǎn)傳播：“直線”傳播，如有作物的遮擋，電磁波則以散射的方式傳播；部分電磁波經(jīng)地面反射后被接收節(jié)點(diǎn)接收；部分電磁波向作物頂端發(fā)射，并在作物頂端處產(chǎn)生衍射，后由接收節(jié)點(diǎn)接收。值得注意，三種方式同時(shí)存在，且并不完全相互獨(dú)立，所以在考慮信道建模時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面考慮。進(jìn)一步地，步驟S11用到的玉米大田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道路損建模方法包括下列詳細(xì)步驟：步驟S111：時(shí)空差異化關(guān)鍵因子提取。影響無線信號(hào)傳播的環(huán)境因子眾多，從多種影響因素中提取造成信道環(huán)境時(shí)空差異化的關(guān)鍵因子為建模的重點(diǎn)之一。具體地，首先，環(huán)境是否對(duì)信號(hào)傳播造成遮擋是信道建模的首要問題，單純的根據(jù)天線高度，無法直接判斷環(huán)境是否對(duì)信號(hào)視距路徑造成遮擋，本發(fā)明申請(qǐng)中以遮擋高度Hb為參數(shù)進(jìn)行建模：Hb=Ha-Hp，其中，Ha為天線高度，Hp為植株高度。若Hb大于0，則說明通信節(jié)點(diǎn)間存在通暢的一階費(fèi)涅爾區(qū)，為視距傳輸，主要考慮大尺度衰減效應(yīng)；若Hb小于0則通信節(jié)點(diǎn)間一階費(fèi)涅爾區(qū)受阻，必須同時(shí)考慮大尺度衰減與小尺度衰減；其次，環(huán)境對(duì)信號(hào)傳播的遮擋程度與作物的茂密程度明顯相關(guān)，而電磁波入射到作物表面后會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的反射與散射作用，由此本發(fā)明引入上述提及的PSAD用以表征作物生長(zhǎng)密集程度，可以更好的體現(xiàn)作物生長(zhǎng)的密集程度。進(jìn)一步地，因?yàn)橛衩字仓晟L(zhǎng)中后期上下并不均勻，所以在不同高度PSAD的值并不相同，一般可分為底層、葉層、冠層三部分來對(duì)PSAD進(jìn)行測(cè)量與分析。進(jìn)一步地，無線信道的傳播模型可分為大尺度傳播模型和小尺度傳播模型兩種。大尺度模型主要用于描述發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間長(zhǎng)距離，即幾百或幾千米上的信號(hào)強(qiáng)度變化，一般來說大尺度衰落與發(fā)送天線和接收天線之間的距離成反比，且在不同的地區(qū)，例如海邊和內(nèi)陸地區(qū)、城市和鄉(xiāng)村有不同的衰減因子。小尺度模型用于描述短距離，即幾個(gè)波長(zhǎng)或短時(shí)間，即秒級(jí)內(nèi)接收信號(hào)強(qiáng)度的快速變化，但這兩種模型并不是相互獨(dú)立的，在同一個(gè)無線信道中，既存在大尺度衰落，也存在小尺度衰落。步驟S112：大尺度衰落建模。具體地，當(dāng)Hb大于0時(shí)，發(fā)射接收節(jié)點(diǎn)間一階費(fèi)涅爾區(qū)通暢，信道路損建模時(shí)主要考慮大尺度效應(yīng)。大尺度衰落模型較為固定，基本模型為指數(shù)衰減模型。接收處的功率為：其中，Ps為發(fā)射節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率；Gs、Gr分別為發(fā)射天線和接收天線增益；λ為波長(zhǎng)；d為發(fā)射天線與接收天線之間的距離；L是與傳播無關(guān)的系統(tǒng)損耗因子；n為與環(huán)境相關(guān)的衰落因子，在自由空間中時(shí)n=2，其余條件下n>2。進(jìn)一步地，大尺度衰落條件下，以對(duì)數(shù)形式定義信號(hào)傳輸過程中的信號(hào)路損PL有：其中，對(duì)于大規(guī)模農(nóng)田環(huán)境自組織應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，f、Gs、Gr均為確定值，加上c和π為常數(shù)，變量只有距離d，以及與環(huán)境相關(guān)的衰落因子n。對(duì)于大尺度衰落建模的關(guān)鍵，在于對(duì)環(huán)境衰落因子n進(jìn)行公式化描述。進(jìn)一步地，根據(jù)在玉米種植環(huán)境中的信號(hào)傳播實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獲得時(shí)空差異化條件下的信號(hào)強(qiáng)度與環(huán)境因子的變化關(guān)系。對(duì)Hb大于0部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行擬合，可用最小二乘法等擬合方法對(duì)環(huán)境衰落因子進(jìn)行多因子曲線擬合，得出衰落因子n與遮擋高度Hb及作物表面積密度指數(shù)PSAD之間的函數(shù)關(guān)系：PL＝(a·ln(hd)+b·ln(PSAD)+c)lgd+A(hd>0)其中，a,b,c為擬合系數(shù)，且隨著作物生長(zhǎng)不斷改變，不同生長(zhǎng)階段中PSAD的取值不同，因而可得出不同的擬合系數(shù)，一般對(duì)玉米生長(zhǎng)過程，可分出苗、拔節(jié)、抽穗三個(gè)階段進(jìn)行建模分析，在既定條件下為一常數(shù)。特殊地，式中擬合使用的ln,lg等函數(shù)并不是唯一解，根據(jù)本發(fā)明實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，使用該函數(shù)的擬合程度較高，且具有一定代表性。步驟S113：多尺度聯(lián)合建模。具體地，當(dāng)Hb小于等于0時(shí)，信號(hào)傳播的小尺度效應(yīng)逐漸顯著，影響小尺度衰落的最重要的兩個(gè)要素就是多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)。在農(nóng)業(yè)種植條件下，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為的位置不隨時(shí)間變化，為靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，所以無需考慮多普勒效應(yīng)。隨著環(huán)境對(duì)信號(hào)傳播遮擋程度的加重，信號(hào)的視距傳播路徑被阻斷，而只能通過作物表面、地面等反射、散射，或是冠層的衍射等方式進(jìn)行傳播，從而形成的多種不同的傳輸路徑，它造成各路徑到達(dá)信號(hào)有不同的振幅、相位和時(shí)間延遲，因此會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的時(shí)間色散效應(yīng)與頻率選擇性衰減，以上均是多徑效應(yīng)分析建模需要考慮的因素。發(fā)送帶通信號(hào)的復(fù)包絡(luò)為：其中，fc為信號(hào)載頻，Re表示復(fù)信號(hào)的實(shí)部，如果共存在N條多徑傳播路徑，令第i條路徑的路徑長(zhǎng)度為di，反射衰減系數(shù)為li，光速為c，所有節(jié)點(diǎn)均位置固定，為靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，不存在多普勒效應(yīng)，則接收信號(hào)為各條路徑信號(hào)之和，將發(fā)送信號(hào)代入，得到其中，為第i條路徑上的時(shí)延。令式中進(jìn)行歸一化計(jì)算，則將接收信號(hào)表示為正交形式，其中，在N很大時(shí)，可將u1(t)，與u2(t)視為相對(duì)獨(dú)立的高斯隨機(jī)過程，且由于多徑延時(shí)隨機(jī)，可認(rèn)為相位角2πfc(t-τi)在[-π,π)上服從均勻分布，則根據(jù)自相關(guān)函數(shù)，可得接收信號(hào)包絡(luò)總功率但因多徑效應(yīng)，造成不同徑間相位差，而造成信號(hào)幅度相抵消，結(jié)合接收端信號(hào)強(qiáng)度Pr，多徑效應(yīng)部分的產(chǎn)生的多徑噪聲功率Pm應(yīng)為：則在考慮多徑效應(yīng)下的系統(tǒng)實(shí)際信噪比為：其中，AWGN為加性高斯白噪聲，根據(jù)大尺度模型中得出的Pr，確定多徑效應(yīng)下系統(tǒng)實(shí)際SNR。在通信系統(tǒng)中，誤包率與信噪比的關(guān)系為：其中，M為調(diào)制多相系數(shù)，特殊地，在QPSK條件下，M取4。根據(jù)實(shí)測(cè)得出的PER、Pr，對(duì)PER與Pm進(jìn)行曲線擬合，進(jìn)行逐步反推，最終得出考慮小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道路損模型：其中，a’,b’,c’,i,j,k為擬合系數(shù)，不同生長(zhǎng)階段中PSAD的取值不同，因而可得出不同的擬合系數(shù)，一般對(duì)玉米生長(zhǎng)過程，可分出苗、拔節(jié)、抽穗三個(gè)階段進(jìn)行建模分析,在既定條件下為一常數(shù)。特殊地，式中擬合使用的ln,lg,ex等函數(shù)并不是唯一解，根據(jù)本發(fā)明實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，使用該函數(shù)的擬合程度較高，且具有一定代表性。進(jìn)一步地，相關(guān)系數(shù)R2∈[0,1]主要用來衡量模型路徑損耗測(cè)量值和預(yù)測(cè)值間的關(guān)系，R2越接近1，則表明路徑損耗模型估計(jì)值與實(shí)測(cè)值相關(guān)性越高擬合度高，路徑損耗擬合效果好，此時(shí)模型更能確切的反應(yīng)真實(shí)通信情況，R2計(jì)算公式如下：其中，ξi為測(cè)量樣本數(shù)據(jù)，是樣本點(diǎn)的回歸值，為測(cè)量樣本的平均值。按照本發(fā)明提出的方法，例如，以2.4G無線信號(hào)為實(shí)施對(duì)象，進(jìn)行信道路損建模，擬合曲線的R2最高為0.997，最低為0.908，說明自變量對(duì)因變量的解釋程度高，較好地重建了玉米大田環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道特征。步驟S12：分析玉米三個(gè)生長(zhǎng)階段無線信號(hào)傳輸模型的傳輸特性。其中，玉米三個(gè)生長(zhǎng)階段包括苗期階段、穗期階段以及粒期階段。進(jìn)一步地，步驟S12進(jìn)一步包括：苗期階段在小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型下的信道衰減最小值為PLs_min；根據(jù)PLs_min值得到信道衰減在區(qū)間[PLs_min,θPLs_min]范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)部署高度集合[hs_min,hs_max]，其中，1≤θ≤+∞。步驟S12進(jìn)一步包括：穗期階段在小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型下的信道衰減最小值為PLh_min；根據(jù)PLh_min值得到信道衰減在區(qū)間[PLh_min,θPLh_min]范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)部署高度集合[hh_min,hh_max]，其中，1≤θ≤+∞。步驟S12進(jìn)一步包括：粒期階段在小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型下的信道衰減最小值為PLg_min；根據(jù)PLg_min值得到信道衰減在區(qū)間[PLg_min,θPLg_min]范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)部署高度集合[hg_min,hg_max]，其中，1≤θ≤+∞。更進(jìn)一步地，對(duì)節(jié)點(diǎn)部署高度集合取并集：[hs_min,hs_max]∩[hh_min,hh_max]∩[hg_min,hg_max]，并集不為空的最小值作為節(jié)點(diǎn)部署高度h：h=min{[hs_min,hs_max]∩[hh_min,hh_max]∩[hg_min,hg_max]}，若取并集后集合為空，則增大θ的值直到集合不為空，其中，1≤θ≤+∞。由經(jīng)驗(yàn)可知，節(jié)點(diǎn)布設(shè)越高，地面作物與其他地面設(shè)施對(duì)影響無線信號(hào)的傳輸影響越小，但是過高的節(jié)點(diǎn)高度會(huì)帶來布設(shè)成本的增加，因此在集合中選擇最小值作為節(jié)點(diǎn)的實(shí)際部署高度，選擇集合中最小的值作為節(jié)點(diǎn)實(shí)際部署高度h。步驟S13：根據(jù)獲取的傳輸特性確定節(jié)點(diǎn)部署高度。步驟S2：根據(jù)玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)和數(shù)據(jù)傳輸量能耗確定節(jié)點(diǎn)部署指導(dǎo)數(shù)目。具體地，步驟S2進(jìn)一步包括：步驟S21：根據(jù)玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)和步驟S1確定的節(jié)點(diǎn)部署高度對(duì)無線信號(hào)傳播距離的影響，獲得正六邊形數(shù)目：所需節(jié)點(diǎn)數(shù)目為：其中，A為匯聚節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域面積，r為節(jié)點(diǎn)的最大傳輸距離，且節(jié)點(diǎn)分為正常工作模式和超功率模式，上述的r為正常工作模式下，即一般通信模式下的最大傳播距離。進(jìn)一步地，由于玉米在各個(gè)生長(zhǎng)階段對(duì)無線信號(hào)的不同影響，根據(jù)小尺度效應(yīng)下的實(shí)際多尺度信道衰減模型，得到玉米生長(zhǎng)各個(gè)階段在高度h的無線信號(hào)傳播距離ds，dh，dg。?。簉=min(ds,dh,dg)此距離r為無線信號(hào)的最大傳播距離，在節(jié)點(diǎn)部署的過程中，節(jié)點(diǎn)間的最大通信距離不能超過r，當(dāng)距離超過r，則會(huì)造成作物某一生長(zhǎng)階段節(jié)點(diǎn)間連通性受阻。對(duì)于正六邊形網(wǎng)格布局方案，其保證了每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有6聯(lián)通特性。相對(duì)于正三角形和正方形網(wǎng)格布局方案，此布局方案能提供最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)連通可靠性。在確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的布局密度時(shí)，以正六邊形布局方案為參考，即當(dāng)節(jié)點(diǎn)以正六邊形進(jìn)行布局，節(jié)點(diǎn)的最大傳輸距離為r，則每個(gè)正六邊形的邊長(zhǎng)為r，正六邊形的面積為：則依據(jù)正六邊形布局結(jié)構(gòu)確定的正六邊形數(shù)目為：所需節(jié)點(diǎn)數(shù)目為：其中A為匯聚節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域面積。步驟S22：根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)通信能耗，獲得節(jié)點(diǎn)數(shù)目：其中，除sink節(jié)點(diǎn)以外所有節(jié)點(diǎn)的初始能量為Einit。具體地，監(jiān)控區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)通信耗能是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能耗的主要部分，傳輸數(shù)據(jù)量的大小直接影響網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芎?。根?jù)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送1比特的無線傳輸耗能模型：pt(d)=α×dm其中，d為發(fā)射和接收節(jié)點(diǎn)之間的距離；α是與距離有關(guān)的量；m為路徑損耗指數(shù)，通常取2-4之間。傳感器節(jié)點(diǎn)接收1比特?cái)?shù)據(jù)包所消耗的能量為：p=β其中，β為接收能量系數(shù)。假設(shè)所有的節(jié)點(diǎn)的初始能量相同，均為Einit，每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)np個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)采集周期為分別為每次發(fā)送的數(shù)據(jù)量分別為則每個(gè)節(jié)點(diǎn)在時(shí)間t內(nèi)通訊耗能為：其中d為數(shù)據(jù)的傳輸距離。單位時(shí)間單位農(nóng)田監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)采集和向外發(fā)送的數(shù)據(jù)稱為時(shí)空數(shù)據(jù)密度。在本發(fā)明中，作物農(nóng)田環(huán)境中的時(shí)空數(shù)據(jù)密度為：普通節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)通過區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)；或者采集數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)直接與匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)通過路由到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)消耗的能量大于節(jié)點(diǎn)直接與匯聚節(jié)點(diǎn)通信消耗的能量。以各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)直接通信作為匯聚節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚】偰芎模浩渲衦sink為監(jiān)測(cè)區(qū)域半徑。設(shè)監(jiān)測(cè)的時(shí)間為T，在此匯聚節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)，針對(duì)初始能量確定的情況，則節(jié)點(diǎn)的數(shù)目的能耗約束值為：其中，所有節(jié)點(diǎn)的初始能量為Einit。步驟S23；監(jiān)測(cè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)部署指導(dǎo)數(shù)目大于n=max(nstr,nen)。步驟S3：根據(jù)節(jié)點(diǎn)部署指導(dǎo)數(shù)目進(jìn)行結(jié)構(gòu)化部署，并進(jìn)行分區(qū)和各個(gè)小區(qū)域內(nèi)無線信號(hào)傳輸環(huán)境信息的采集。進(jìn)一步地，步驟S3還包括：步驟S31：根據(jù)步驟S2所得節(jié)點(diǎn)部署指導(dǎo)數(shù)目進(jìn)行正六邊形結(jié)構(gòu)化部署，其中，正六邊形部署為采用正六邊形結(jié)構(gòu)化部署方案進(jìn)行大規(guī)模結(jié)構(gòu)化部署。布局的正六邊形邊長(zhǎng)為步驟S32：對(duì)結(jié)構(gòu)化部署正六邊形進(jìn)行分區(qū)。在結(jié)構(gòu)化部署中，本發(fā)明應(yīng)用了超功率模式。由于節(jié)點(diǎn)分為正常工作模式和超功率模式，且基于超功率模式下的無線信號(hào)通信距離為一般通信模式下最大傳輸距離的2倍，即開啟超功率模式節(jié)點(diǎn)將增強(qiáng)發(fā)射功率，具有獲取各個(gè)小區(qū)域內(nèi)無線信號(hào)傳輸環(huán)境信息的適用效果。步驟S33：節(jié)點(diǎn)在田間完成正六邊形部署后，基于超功率通信模式，根據(jù)節(jié)點(diǎn)間通信情況估計(jì)各分區(qū)節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)，其中，節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)為：具體地，農(nóng)田環(huán)境中難免存在著無線信號(hào)傳播環(huán)境不均的情況，若采用均勻部署的方法，則會(huì)導(dǎo)致無線信號(hào)傳播環(huán)境較差的區(qū)域節(jié)點(diǎn)連通性受阻。通過進(jìn)行結(jié)構(gòu)化部署，將整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域分成多個(gè)小塊，通過節(jié)點(diǎn)間通信估算小塊區(qū)域內(nèi)的無線信號(hào)傳輸環(huán)境狀況，從而為下一步節(jié)點(diǎn)部署提供實(shí)際的環(huán)境信息。其中，各小塊分區(qū)的分區(qū)方法為分別連接正六邊形中心和各邊的中點(diǎn)，每個(gè)六邊形分成6個(gè)小的分區(qū)。如圖2所示。完成分區(qū)后，各節(jié)點(diǎn)以相同的超功率模式開始向所有鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息。它主要包括發(fā)送節(jié)點(diǎn)ID、報(bào)文序列號(hào)、發(fā)送功率，發(fā)送時(shí)間等信息。發(fā)送節(jié)點(diǎn)地址消息序列號(hào)發(fā)送功率發(fā)送節(jié)點(diǎn)以相同的發(fā)射功率向周圍節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)廣播，廣播次數(shù)為100次，時(shí)間間隔為1s。鄰居節(jié)點(diǎn)每次接收到發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送的廣播信息后，將自身的信息添加到發(fā)送信息中，進(jìn)行信息的本地存儲(chǔ)。廣播信息的節(jié)點(diǎn)完成100此廣播后，發(fā)送一個(gè)廣播完成信息：發(fā)送節(jié)點(diǎn)地址消息序列號(hào)接收節(jié)點(diǎn)在接收到廣播完成信息或者連續(xù)20s未收到同一節(jié)點(diǎn)發(fā)送的廣播消息，認(rèn)為此節(jié)點(diǎn)廣播消息完成。根據(jù)存儲(chǔ)的信息對(duì)廣播進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算對(duì)于同一節(jié)點(diǎn)的接收率和平均接收功率，形成新的報(bào)文：新的報(bào)文通過路由傳送到sink節(jié)點(diǎn)。sink節(jié)點(diǎn)接收到報(bào)文后，根據(jù)兩兩節(jié)點(diǎn)之間的通信情況，估算各個(gè)小的分塊內(nèi)的具體無線信號(hào)傳輸環(huán)境，獲得各個(gè)分塊的節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)，其中節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)：節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)反映區(qū)域內(nèi)無線信號(hào)傳輸效果，其數(shù)值與本區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)間通信的穩(wěn)定性和無線信號(hào)接收的強(qiáng)度有關(guān)，傳輸環(huán)境越差，節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)越小。節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)的值的范圍在0-1之間。節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)為0說明兩節(jié)點(diǎn)之間無法進(jìn)行通信，節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)為1說明節(jié)點(diǎn)間通信狀況最好。計(jì)算機(jī)上根據(jù)結(jié)構(gòu)化部署的節(jié)點(diǎn)采集的無線信號(hào)傳輸環(huán)境信息，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)充和對(duì)所有節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行調(diào)整。步驟S4：根據(jù)采集到的各個(gè)小區(qū)域內(nèi)無線信號(hào)傳輸環(huán)境信息進(jìn)行各分區(qū)節(jié)點(diǎn)數(shù)目補(bǔ)充以及節(jié)點(diǎn)位置調(diào)整。進(jìn)一步地，步驟S4進(jìn)一步包括：步驟S41：根據(jù)公式對(duì)所述結(jié)構(gòu)化部署的所述監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行所述各分區(qū)所述節(jié)點(diǎn)數(shù)目補(bǔ)充，其中，a為所述補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)數(shù)目參考系數(shù)1，b為所述補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)數(shù)目參考系數(shù)2，Asec為小塊分區(qū)的面積。即補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)的數(shù)目由所有區(qū)域的密度參數(shù)系數(shù)平均值決定。平均值越大，說明整個(gè)環(huán)境的通信狀況越好，需要補(bǔ)充的節(jié)點(diǎn)越少。步驟S42：根據(jù)公式dRSSI=信號(hào)強(qiáng)度距離=節(jié)點(diǎn)間的歐式距離/節(jié)點(diǎn)密度參考系數(shù)，對(duì)所述各分區(qū)進(jìn)行所述節(jié)點(diǎn)位置調(diào)整。即在計(jì)算機(jī)平臺(tái)計(jì)算包括結(jié)構(gòu)化部署和補(bǔ)充部署的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度距離。信號(hào)強(qiáng)度距離dRSSI與節(jié)點(diǎn)間的歐氏距離以及節(jié)點(diǎn)間的無線通信環(huán)境相關(guān)，表示在此環(huán)境中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間無線信號(hào)傳播能力。根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度距離對(duì)節(jié)點(diǎn)間距離進(jìn)行調(diào)整。信號(hào)強(qiáng)度距離越大，代表這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間通信情況越好。進(jìn)一步地，步驟S42進(jìn)一步包括：當(dāng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度距離大于期望信號(hào)強(qiáng)度距離dθ，節(jié)點(diǎn)獲得相互靠攏的速度，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度距離小于期望信號(hào)強(qiáng)度距離dθ，節(jié)點(diǎn)獲得相互排斥的速度。其中dθ為區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)強(qiáng)度距離的均值。為了更好的理解步驟S42進(jìn)一步包括的步驟，舉例：若節(jié)點(diǎn)u與其鄰居節(jié)點(diǎn)v之間的信號(hào)強(qiáng)度距離為dRSSI_uv，節(jié)點(diǎn)u所在的區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)期望信號(hào)強(qiáng)度距離為dθ_u，則節(jié)點(diǎn)獲得來自節(jié)點(diǎn)v的速度大小為當(dāng)dRSSI_uv-dθ_u≥0，節(jié)點(diǎn)u得到的速度方向指向節(jié)點(diǎn)v，當(dāng)dRSSI_uv-dθ_u<0點(diǎn)u得到的速度方向背向節(jié)點(diǎn)v。當(dāng)節(jié)點(diǎn)u收到j(luò)個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的作用，其運(yùn)動(dòng)速度方向?yàn)閖個(gè)速度的矢量和，如圖3所示。進(jìn)一步地，步驟S4進(jìn)一步包括：記錄補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)調(diào)整后的位置，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的添加。具體地，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的添加，完成位置調(diào)整后，節(jié)點(diǎn)記錄調(diào)整的方向和距離，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整；調(diào)整完成后的節(jié)點(diǎn)布局能更好的實(shí)現(xiàn)整個(gè)農(nóng)田環(huán)境的監(jiān)測(cè)任務(wù)，保證采用更少的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)農(nóng)田環(huán)境的監(jiān)測(cè)。進(jìn)一步地，步驟S4之后還包括：根據(jù)對(duì)已完成所述各分區(qū)節(jié)點(diǎn)數(shù)目補(bǔ)充以及所述節(jié)點(diǎn)位置調(diào)整后的所述節(jié)點(diǎn)采集到的環(huán)境信息，對(duì)所述玉米三個(gè)生長(zhǎng)階段的節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行微調(diào)操作。具體地，隨著作物的生長(zhǎng)，農(nóng)田無線信號(hào)的傳輸環(huán)境發(fā)生變化，可能導(dǎo)致初始設(shè)置的節(jié)點(diǎn)布局局部不能滿足信號(hào)傳輸?shù)囊?。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于隨著作物的生長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)能繼續(xù)收集無線信號(hào)傳輸環(huán)境信息，在作物的不同生長(zhǎng)階段，通過這些采集的信息，計(jì)算出節(jié)點(diǎn)調(diào)整的方向和距離，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)位置隨作物生長(zhǎng)的調(diào)整，以達(dá)到最優(yōu)的通信、覆蓋效果。本發(fā)明公開的一種玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法根據(jù)農(nóng)田作物生長(zhǎng)的特性結(jié)合農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸量和能量的需求，對(duì)農(nóng)田節(jié)點(diǎn)部署數(shù)目進(jìn)行雙重約束，得到農(nóng)田環(huán)境中實(shí)際需要的節(jié)點(diǎn)數(shù)目。具體地，根據(jù)農(nóng)田無線信號(hào)傳播模型確定最佳部署高度。農(nóng)田環(huán)境的周期性變化導(dǎo)致農(nóng)田無線信號(hào)在不同的作物生長(zhǎng)階段和不同的高度具有不同的性能。通過玉米不同生長(zhǎng)階段農(nóng)田無線信號(hào)的傳輸模型，綜合玉米各個(gè)生長(zhǎng)階段無線信號(hào)傳輸環(huán)境的特點(diǎn)，找到最適合于節(jié)點(diǎn)部署的高度。節(jié)點(diǎn)部署于這個(gè)高度，既可以滿足作物不同生長(zhǎng)階段信號(hào)傳輸?shù)囊?，不需要在作物生長(zhǎng)期內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，降低節(jié)點(diǎn)布設(shè)成本。根據(jù)農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸量和能量的需求，預(yù)測(cè)整個(gè)監(jiān)測(cè)過程所需的能耗，進(jìn)而預(yù)測(cè)完成整個(gè)監(jiān)測(cè)過程所需節(jié)點(diǎn)數(shù)目。應(yīng)用農(nóng)田無線信號(hào)模型和能量限制雙重約束，獲得農(nóng)田環(huán)境節(jié)點(diǎn)部署密度；結(jié)構(gòu)化部署和補(bǔ)充部署結(jié)合的方法。針對(duì)結(jié)構(gòu)化部署存在著不靈活，不能適應(yīng)環(huán)境的不均勻變化的缺點(diǎn)和隨機(jī)部署節(jié)點(diǎn)不均導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)區(qū)域局部網(wǎng)絡(luò)覆蓋、連通性問題。采用結(jié)構(gòu)化部署和補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)部署相結(jié)合的方法，結(jié)構(gòu)化部署實(shí)現(xiàn)農(nóng)田區(qū)域的基本覆蓋，并且實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的分區(qū)。通過結(jié)構(gòu)化部署節(jié)點(diǎn)獲取的農(nóng)田無線信號(hào)傳輸環(huán)境信息，確定補(bǔ)充部署節(jié)點(diǎn)的區(qū)域；節(jié)點(diǎn)的微調(diào)實(shí)現(xiàn)區(qū)域區(qū)別化部署，通過相鄰節(jié)點(diǎn)間的歐氏距離和無線信號(hào)傳播環(huán)境情況計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度距離用來判別節(jié)點(diǎn)間距離是否適宜。當(dāng)相鄰節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度太弱，則節(jié)點(diǎn)相互間獲得相向的力，當(dāng)相鄰節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度太弱，則節(jié)點(diǎn)相互間獲得相向的力，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到適合的位置，則實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)的布局調(diào)整。進(jìn)一步地，在作物不同生長(zhǎng)階段農(nóng)田中無線信號(hào)傳輸情況不斷發(fā)生變化，本發(fā)明提出的一種玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法支持在作物生長(zhǎng)過程中通過節(jié)點(diǎn)不斷采集的無線信號(hào)傳輸情況對(duì)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行微調(diào)。且節(jié)點(diǎn)位置的微調(diào)方便節(jié)點(diǎn)調(diào)整的實(shí)地操作。本發(fā)明提出的一種玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法，通過作物生長(zhǎng)的不同階段的信號(hào)傳播模型選擇節(jié)點(diǎn)在農(nóng)田中部署的最佳高度，在此高度下進(jìn)行無線傳感器節(jié)點(diǎn)的布局，能夠方便節(jié)點(diǎn)部署，同時(shí)能夠最大限度的滿足作物生長(zhǎng)不同階段下無線信號(hào)傳播的要求，通過節(jié)點(diǎn)在此部署高度的傳輸性能和農(nóng)田中數(shù)據(jù)傳輸對(duì)能量的需求，得到了農(nóng)田中節(jié)點(diǎn)部署數(shù)目的預(yù)測(cè)。對(duì)于農(nóng)田中節(jié)點(diǎn)總數(shù)的預(yù)測(cè)能夠在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋性、連通性、數(shù)據(jù)通信性能的基礎(chǔ)上，獲得合適的節(jié)點(diǎn)布局總數(shù)；采用結(jié)構(gòu)化和補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)部署結(jié)合的方法，根據(jù)農(nóng)田中無線信號(hào)傳輸環(huán)境的實(shí)際情況進(jìn)行節(jié)點(diǎn)布局。滿足了大范圍、不均勻農(nóng)田環(huán)境網(wǎng)絡(luò)通信和覆蓋的要求。節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)化布局方便節(jié)點(diǎn)的布局工作，補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)部署和已部署節(jié)點(diǎn)的微調(diào)也便于操作；此方法采集農(nóng)田無線信號(hào)傳輸?shù)木唧w情況方便，能夠在作物生長(zhǎng)的每個(gè)階段進(jìn)行一次無線傳輸環(huán)境的采集和節(jié)點(diǎn)的微調(diào)。保證節(jié)點(diǎn)的正常通信和網(wǎng)絡(luò)覆蓋。達(dá)到減少冗余節(jié)點(diǎn)和盡量減少多重覆蓋，從而能夠最大程度的實(shí)現(xiàn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的覆蓋連通性，既滿足部署成本控制的要求，又能滿足提高節(jié)點(diǎn)部署在覆蓋、連通、網(wǎng)絡(luò)壽命的要求。通過采用本發(fā)明所公開一種基于玉米生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的信號(hào)損耗預(yù)測(cè)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散方法，通過在玉米大田無線信號(hào)傳輸模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同階段玉米大田中無線信號(hào)的傳輸環(huán)境特征，給出節(jié)點(diǎn)部署的模型，根據(jù)部署模型確定最優(yōu)節(jié)點(diǎn)數(shù)目，最優(yōu)布局結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)玉米大田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化部署。同時(shí)又能方便地通過此部署方法，在玉米的各個(gè)階段，節(jié)點(diǎn)根據(jù)信號(hào)傳輸情況，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)位置的微調(diào)，最終達(dá)到節(jié)點(diǎn)間能夠通過協(xié)調(diào)完成整塊玉米大田各個(gè)階段的較好覆蓋，并且達(dá)到減少冗余的目的。雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。