農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境復雜，其中栽培的植株和工作人員的頻繁走動會使無線信號產(chǎn)生較強的陰影衰落,；大棚天溝水槽同時需要監(jiān)測的植株數(shù)量龐大,，所需傳感器數(shù)量很多，組成的無線傳感器網(wǎng)絡規(guī)模很大,，由此對農(nóng)業(yè)大棚WSN監(jiān)測系統(tǒng)的實時性,、可靠性和能耗提出了嚴格的要求。而路由協(xié)議是影響無線傳感器網(wǎng)絡性能的決定性因素,，因此設計一種滿足農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)測需求的高性能路由協(xié)議對提高大棚農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率具有重要意義,。
首先，論文分析了無線傳感器網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)和發(fā)展現(xiàn)狀,，并針對農(nóng)業(yè)大棚WSN監(jiān)測系統(tǒng)的任務需求和特性,，提出了該大棚監(jiān)測系統(tǒng)的總體框架，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)大棚WSN監(jiān)測系統(tǒng),。
其次,，實地測量了2.4GHz無線射頻信號在樓道走廊環(huán)境下和農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸特性和路徑損耗特性。針對農(nóng)業(yè)大棚中植株的遮擋和人員走動的干擾影響,，引入了卡爾曼濾波對原始測量數(shù)據(jù)進行降噪處理,，并對降噪后的數(shù)據(jù)進行線性擬合分析和建模。通過大棚幾字鋼對兩種環(huán)境下WSN信道的傳播模型和測試監(jiān)測系統(tǒng)實驗現(xiàn)象的分析,，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有WSN監(jiān)測系統(tǒng)的性能缺陷,，為完善農(nóng)業(yè)大棚WSN監(jiān)測系統(tǒng)提供了理論依據(jù)。
最后,，針對農(nóng)業(yè)大棚WSN監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)的性能缺陷：網(wǎng)絡中節(jié)點負載不均衡,、節(jié)點間鏈路質(zhì)量差和數(shù)據(jù)包傳輸時延較嚴重，提出了一種新的基于蟻群算法匯聚樹路由協(xié)議ACA-CTP(AntcolonyAlgorithmCollectionTreeProtocol),。該算法將螞蟻信息素,、節(jié)點間鏈路質(zhì)量以及數(shù)據(jù)包傳輸時延這三個QoS度量參數(shù)作為算法優(yōu)化因子,，改進蟻群算法的路徑概率選擇策略,，并將改進后的蟻群算法與CTP路由協(xié)議相結(jié)合，在TinyOS平臺上使用nesC語言實現(xiàn)該路由協(xié)議,。新的ACA-CTP路由協(xié)議利用改進后蟻群算法的全局尋優(yōu)能力和快速收斂性,，卡膜槽在源節(jié)點和目的節(jié)點間快速選擇最優(yōu)路由路徑,，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)準確的傳輸。運用TOSS工M仿真器對該路由協(xié)議的仿真結(jié)果表明：該算法延長了網(wǎng)絡生存周期,，降低了數(shù)據(jù)包傳輸時延和網(wǎng)絡丟包率,。
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