[发明专利]基于社会力模型的农业观光园无线传感网节点布局方法

说明书

本发明涉及一种基于社会力模型的农业观光园无线传感网节点布局方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，通过社会力模型得到游客在农业观光园中的空间分布，并将数据存储到数据库中。然后，根据获得的游客空间分布数据，采用改进的K‑means算法得到节点最终放置位置。本发明提供的方法可以优化无线传感网节点在观光园内的布局，使无线传感器节点更好地服务游客，从而提升游客体验。

技术领域

本发明涉及一种可以通过社会力模型进行农业观光园无线传感网节点布局的方法，通过该方法可得到农业观光园中便于为游客提供服务的无线传感网节点布置位置，提升游客游园体验。

背景技术

近年来我国农业产业升级、经营模式优化的步伐不断加快。我国农业产业已逐渐呈现出由偏重于生产性经营活动逐渐转变为生产和服务并重的态势。在农业产业化升级、经济效益驱动等内因及社会大众消费需求等外因的共同促进下，我国观光农业得到了快速发展。观光农业将农业生产过程与观光、休闲、教育及文化相结合，以满足消费者的多元需求。观光农业应以提升游客体验为重点，进而提升服务的层次及广度。

农业物联网技术的快速发展为观光农业的产业优化升级提供了新的技术支持手段。通过智能手机等移动智能设备可以为游客提供观光导游、实例教育和农业生产过程体验等服务，大幅度提升游客体验效果。但是受到维护成本、园区布局、信息架构和服务伸缩性等因素的限制，无法完全依靠WiFi等短距无线组网方式或3G、4G等移动通信网络提供服务。而将移动智能设备与已在农业领域广泛应用的无线传感器网络相结合，构建混合型无线传感器网络不仅可以兼容传统的农业信息监测管理功能，亦可在服务现场直接借助节点通过移动智能设备利用蓝牙等短距无线通信和NFC标签读写等技术为游客提供直观有效的信息服务。为了使无线传感器节点更好的服务游客，提升游客体验，节点的布局优化具有重要的意义。以往研究中，国内外学者对无线传感器网络布局优化研究的重点是提高网络覆盖率和降低网络能耗。至今，无线传感器网络节点布局方法中鲜见基于游客行为模式进行节点布局的方案研究。本发明从社会力模型出发，提出了一种适用于观光园区混合型无线传感器网络节点布局优化的方法。

发明内容

本发明的目的是：以游客空间分布为基础优化农业观光园中无线传感器网络节点布局，使节点放置位置便于为游客提供服务，有效匹配游客的观光过程，提升游客体验，为农业观光园区面向服务的混合型无线传感器网络建设提供相应支持。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于社会力模型的农业观光园无线传感网节点布局方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在原有社会力模型基础上，结合农业观光园环境布局，建立如下方程组所示的观光园中游客行为模型：

式中，r_α为游客α在观光园中的空间位置向量；v_α(t)为游客α在观光园中的行进速度；m_α为游客α的质量；f_α(t)为游客所受的社会力；ζ_α(t)为反映随机行为偏差的扰动项；为游客渴望移动到观光园中某处景点的动机；f_αβ(r_α)为游客α与观光园路径边界之间的作用力；f_αβ(r_α，v_α，r_β，v_β)为游客α和游客β之间的作用力；f_αi(r_α，r_i，t)为观光园区对游客的吸引效果；