[发明专利]一种生猪养殖环境下基于无线传感器网络的路径损耗模型的建立方法

说明书

本发明涉及一种生猪养殖环境下基于无线传感器网络的路径损耗模型的建立方法。本发明的方法为：利用对数路径损耗模型对生猪养殖场环境下的路径损耗值进行预测，通过在生猪养殖场环境下进行测量，获取相应参数值。并考虑了墙壁和植株作为障碍物，计算其衰减因子，最后将两种衰减因子综合在对数路径损耗模型中，通过测量修正后即可对生猪养殖场中任意点之间的无线信号传输进行路径损耗的预测。利用该模型进行预测准确性好、实用性强。

技术领域

本发明涉及无线信号传输、物联网、生猪养殖领域，尤其涉及一种生猪养殖环境下基于无线传感器网络的路径损耗模型的建立方法。

背景技术

我国的传统的生猪养殖模式是通过人工测量获取所需数据，这种模式不仅耗时久、效率低而且需要大量的人力。无线传感器网络可以实时高效并精确地获取信息，但由于生猪养殖场环境的复杂性，无线信号在传播过程中受多种障碍物的影响会产生衰减，影响数据采集的准确性及实时性。

由于环境中的障碍物不同会对无线信号的传输造成不一样的影响，在部署无线传感器网络时，如果不能有效的估计路径损耗，将会影响整体网络的拓扑结构不能达到最优，从而造成资源的浪费或数据的缺失，所以根据障碍物种类及影响提出的路径损耗模型有着非常重要的意义。生猪养殖环境中最普遍的也是影响最大的障碍物即为猪舍墙壁和舍间植株，因此通过研究这两者对无线信号传输所带来的影响对于建立生猪养殖环境下的无线传感器网络路径损耗模型更准确，实用性更强。

发明内容

本发明的目的是提供一种生猪养殖环境下基于无线传感器网络的路径损耗模型的建立方法，通过测量障碍物的衰减因子，实现更准确的建立基于无线传感器网络的更适用于生猪养殖场的路径损耗模型。

为解决上述技术问题，本发明的主要技术内容如下：

一种生猪养殖环境下基于无线传感器网络的路径损耗模型的建立方法，其建立步骤具体如下：

1.在生猪养殖场环境中的空旷条件下，通过改变发射—接收机之间的距离d，分别测量接收信号的功率强度指示RSSI值，通过最小二乘法的线性回归获得路径损耗指数n。

2.在发射—接收机之间增加墙壁作为障碍物，通过增加墙壁的数量来改变发射—接收机之间的距离d，再测量记录RSSI值，计算获得墙体衰减因子AF₁。

3.在发射—接收机之间增加植株作为障碍物，选取不同高度的植株，分别改变发射—接收机距离d以及天线高度h，测量记录RSSI值，计算获得植株衰减因子AF₂与天线高度的函数关系式。

4.将两种衰减因子共同添加在路径损耗模型中，并综合两种障碍物进行共同测量，对模型进行修正。

在上述步骤1中，具体步骤如下：

(1)发射机与接收机之间的距离设置为6m，发射机与接收机之间没有障碍物阻挡，可视为视距传播。发射机发送一组数据，为100个数据包，接收机端记录100个相应的RSSI值。

(2)以6m为差值增加发射机与接收机之间的距离，重复10次步骤(1) 中的操作。

(3)将每组记录的100个RSSI值计算平均值，利用最小二乘法的线性回归法，建立RSSI值与距离d的关系方程，所得为空旷条件下的路径损耗模型，即可获得路径损耗指数n。

在上述步骤2中，具体步骤如下：

(1)不论墙壁数量如何变化，保证发射机、接收机与墙壁的距离均保持在1m不变，天线架设高度为1.2m以避免猪舍间植株对信号传输的影响。

(2)设置墙壁数量l＝1，发射机与接收机之间的距离则为2m，此时发射机发送十组数据，每组为100个数据包，接收机端记录每组的100个相应的RSSI 值。