內容簡介
本書通過解析蛛網與無線感測器網路在拓撲結構方面諸多顯著的相似之處,並將自然界中蛛網所具備的抗毀性獨特優勢與無線感測器網路通信技術相結合,旨在研究與提升農田無線感測器網路的抗毀性。 第一章對農田無線感測器網路仿蛛網建模及高抗毀性關鍵技術研究進行了綜述。第二章探究了蛛網承受獵物衝擊載荷作用的力學特性,解析振動信息的形成及傳輸過程,設計了一種基於3D列印的螺旋式人工蛛網及配套的振動測試試驗裝置,用於研究給定激勵條件下蛛網的振動信息傳輸規律。第三章分析了蛛網的結構特徵、蜘蛛捕食機制和人工蛛網通信拓撲結構等問題,建立了雙層六邊形人工蛛網的邏輯拓撲模型,探討了將蛛網的網路健壯性和抗毀性等優點與農田無線感測器網路相結合的可能性。第四章建立人工蛛網網路拓撲模型,以該拓撲模型為原型建立人工蛛網分簇分層通信原則,將端到端延時作為描述人工蛛網模型抗毀性能的指標進行了單層和3層模擬試驗,總結人工蛛網模型鏈路、節點重要性分佈規律及對網路中信息傳輸性能的影響規律。第五章針對人工蛛網模型提出了一套基於節點平均路徑數和節點、鏈路平均使用次數的人工蛛網模型抗毀性量化指標體系,評測失效網路組件的全網影響度和權重等指標,旨在為優化農田無線感測器網路部署,實現規模化可靠應用提供參考。第六章,建立仿蛛網FWSNs拓撲結構模型,進行組網、設置通信規則,在負載容量模型的基礎上,結合仿蛛網FWSNs拓撲結構特性,提出貼合仿蛛網模型的負載容量模型及抗毀性指標,進行多種級聯抗毀性模擬試驗,深入挖掘蛛網特殊的分層結構及節點分佈規律在抗級聯故障方面表現出的卓越優勢。第七章,為了提高網路的生存期,在仿蛛網分層分簇模型的基礎上提出一種網路參數組合的多目標優化演算法(MOOAPC),將全網的抗毀性和平均剩餘能量作為均衡網路能耗的優化準則,採用正態性檢驗、方差齊性檢驗、方差分析等統計方法,來分析網路參數的變化對兩個優化準則的影響。第八章提出了旋轉路由能量均衡協議(CHRERP),建立仿蛛網無線感測器網路拓撲結構模型,設置了一些參數,通過模擬得到這些參數的最優組合。第九章提出了一種基於博弈論的路由方法來提升網路抗毀性,每個節點通過抗毀性和剩餘能量的博弈獲得其成為簇頭的最佳概率,提出候選簇頭優勢函數,將能量消耗過快的節點輪轉到新的簇中。第十章介紹了田間試驗情況。目錄
第1章 農田無線感測器網路仿蛛網建模及高抗毀性關鍵技術研究