本书通过解析蛛网与无线传感器网络在拓扑结构方面诸多显著的相似之处,并将自然界中蛛网所具备的抗毁性独特优势与无线传感器网络通信技术相结合,旨在研究与提升农田无线传感器网络的抗毁性。
第一章对农田无线传感器网络仿蛛网建模及高抗毁性关键技术研究进行了综述。第二章探究了蛛网承受猎物冲击载荷作用的力学特性,解析振动信息的形成及传输过程,设计了一种基于3D打印的螺旋式人工蛛网及配套的振动测试试验装置,用于研究给定激励条件下蛛网的振动信息传输规律。第三章分析了蛛网的结构特征、蜘蛛捕食机制和人工蛛网通信拓扑结构等问题,建立了双层六边形人工蛛网的逻辑拓扑模型,探讨了将蛛网的网络健壮性和抗毁性等优点与农田无线传感器网络相结合的可能性。第四章建立人工蛛网网络拓扑模型,以该拓扑模型为原型建立人工蛛网分簇分层通信原则,将端到端延时作为描述人工蛛网模型抗毁性能的指标进行了单层和3层仿真试验,总结人工蛛网模型链路、节点重要性分布规律及对网络中信息传输性能的影响规律。第五章针对人工蛛网模型提出了一套基于节点平均路径数和节点、链路平均使用次数的人工蛛网模型抗毁性量化指标体系,评测失效网络组件的全网影响度和权重等指标,旨在为优化农田无线传感器网络部署,实现规模化可靠应用提供参考。第六章,建立仿蛛网FWSNs拓扑结构模型,进行组网、设置通信规则,在负载容量模型的基础上,结合仿蛛网FWSNs拓扑结构特性,提出贴合仿蛛网模型的负载容量模型及抗毁性指标,进行多种级联抗毁性仿真试验,深入挖掘蛛网特殊的分层结构及节点分布规律在抗级联故障方面表现出的卓越优势。第七章,为了提高网络的生存期,在仿蛛网分层分簇模型的基础上提出一种网络参数组合的多目标优化算法(MOOAPC),将全网的抗毁性和平均剩余能量作为均衡网络能耗的优化准则,采用正态性检验、方差齐性检验、方差分析等统计方法,来分析网络参数的变化对两个优化准则的影响。第八章提出了旋转路由能量均衡协议(CHRERP),建立仿蛛网无线传感器网络拓扑结构模型,设置了一些参数,通过仿真得到这些参数的最优组合。第九章提出了一种基于博弈论的路由方法来提升网络抗毁性,每个节点通过抗毁性和剩余能量的博弈获得其成为簇头的最佳概率,提出候选簇头优势函数,将能量消耗过快的节点轮转到新的簇中。第十章介绍了田间试验情况。
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