关键词:
无人机
传感器
无线网络
海水稻
环境监测
MAC层
摘要:
针对传统无线传感网络(wireless sensor network,WSN)在数据采集和传输上能耗、传输时延和吞吐量等难以满足海水稻生长环境监测要求,该研究提出一种WSN网络介质访问层海水稻生长环境信息感知策略(medium access layer saline-alkali tolerant rice environmental data perception strategy,MAC-SREP),主要思想是将多无人机协同搜索区域模式映射为单无人机(unmanned arial vehicle,UAV)搜索模式,在此基础上,利用簇头节点的通信距离和UAV对地面的通信覆盖半径修正Voronoi图,再利用修正Voronoi图进行分簇,优化UAV的飞行路径;然后利用MAC层机制对UAV的数据包类型进行优先级调度和时隙分配,以保证网络资源的有效分配。仿真试验结果表明,MAC-SREP在多无人机-无线传感网络(multiple UAVs-WSN,mUAVs-WSN)的网络生命周期和网络吞吐量比单无人机-无线传感网络(single UAV-WSN,sUAV-WSN)分别提高25%和15%,端到端平均时延降低了26.60%。实地工程试验中,将监测区域分为多个子区域进行丢包率测试,mUAVs-WSN网络的平均丢包率低于1.30%,且系统数据与现场手动实测数据的误差小于5%。该研究提出的策略实现了海水稻远程数据稳定实时采集和传输,有效降低了数据丢包率和时延,提高了网络的整体性能,满足海水稻生长环境数据长时间、稳定高效和覆盖面积广的需求。