基于低功耗的發(fā)射功率自適應(yīng)水稻田WSN監(jiān)測系統(tǒng)

王衛(wèi)星　陳華強　姜　晟,3　鐵風蓮　孫寶霞　余杰平

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)電子工程學(xué)院， 廣州 510642； 2.廣東省農(nóng)情信息監(jiān)測工程技術(shù)研究中心， 廣州 510642；3.廣東省智慧果園科技創(chuàng)新中心， 廣州 510642)

0　引言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless sensor network,WSN)憑借自身的優(yōu)勢，通過在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部署大量低成本的無線傳感節(jié)點自組網(wǎng)協(xié)同工作，從而實現(xiàn)遠程信息感知和傳輸。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到水稻田環(huán)境信息采集中，可推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化和智能化，目前國內(nèi)外有大量基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究[1-6]，尤其以作物信息采集為基礎(chǔ)的精準農(nóng)業(yè)方面得到了廣泛的應(yīng)用[7-15]。

WSN節(jié)點的能量[16-17]成為限制其實際應(yīng)用的最主要原因，由于節(jié)點一般采用電池供電，因此在設(shè)計上必須要求是低功耗的。研究發(fā)現(xiàn)WSN節(jié)點的能量大部分被無線射頻模塊[18]所消耗。WSN節(jié)點在無線通信時，不可避免地受到通信距離[19]、遮擋物的限制、電磁干擾以及監(jiān)測環(huán)境的影響造成信號衰減[20-21]導(dǎo)致丟包現(xiàn)象。當發(fā)射功率過高時將造成能量的浪費，而發(fā)射功率過低時又將影響通信的可靠性。因此，在可靠通信的前提下，降低發(fā)射功率[22-23]的節(jié)能方式為本文研究目標。

ZHAO等[24]根據(jù)路徑損耗指數(shù)和能量控制系數(shù)提出分布式自適應(yīng)傳輸功率分配策略(LA-TPA)，該策略可有效地構(gòu)建一個高性能網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，但僅停留在仿真階段。王慧嬌等[25]針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量有限與能耗不均衡導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)生命周期提前結(jié)束的問題，提出了一種能耗均衡的自適應(yīng)拓撲博弈算法(ATCG), 該算法根據(jù)節(jié)點平均壽命調(diào)整自身的功率, 幫助最短壽命節(jié)點降低功率, 延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間，但僅停留在仿真階段。邵奇可等[26]提出了一種面向WSN的自適應(yīng)模糊功率控制算法DAFPC，能根據(jù)接收到的鏈路質(zhì)量參數(shù)信息自適應(yīng)地調(diào)整控制器，快速地調(diào)節(jié)發(fā)射功率，但僅停留在仿真階段。賈燕燕等[27]提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)功率機制來動態(tài)調(diào)整無線體域網(wǎng)中傳感器節(jié)點的發(fā)射功率控制方法。CORREIA等[28]提出了一種基于發(fā)射功率、接收功率和背景噪聲的無線節(jié)點發(fā)射功率混合設(shè)置方法降低射頻功耗。徐強等[29]為降低節(jié)點發(fā)射功率，設(shè)計基于全局信息的功率控制算法GDTPC和基于局部信息的功率控制算法LDTPC，但該算法僅停留在算法理論分析階段。王沁等[30]從試驗的角度，提出了一種基于丟包率來描述鏈路可靠性的工業(yè)環(huán)境統(tǒng)計模型。黃庭培等[31]從試驗的角度，通過信號接收強度(Received signal strength indication, RSSI)對鏈路通信質(zhì)量進行評價，表明對于周圍動態(tài)變化的收發(fā)環(huán)境，RSSI能夠很好地用于鏈路通信質(zhì)量評價。李小敏等[32]根據(jù)水稻生長過程環(huán)境因素變化，提出了根據(jù)水稻生長周期、通信距離、接收信號強度、平均丟包率等因素自動調(diào)整節(jié)點發(fā)射功率的能量自適應(yīng)功耗調(diào)整機制。但該機制監(jiān)測對象局限于水稻分蘗和抽穗2個生長時期，最大通信距離僅為60 m，且信號接收靈敏度僅為-90 dBm。徐立鴻等[33]根據(jù)溫室設(shè)施和作物的影響，通過丟包率和接收信號強度對節(jié)點間通信可靠性進行評價，提出WSN節(jié)點發(fā)射功率自適應(yīng)控制算法。但該算法局限于溫室應(yīng)用，最大通信距離僅為40 m，且信號接收靈敏度僅為-58 dBm。石繁榮等[34]設(shè)計了自適應(yīng)Tree-Mesh結(jié)構(gòu)的大棚無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，提出基于接收信號強度指示的最佳發(fā)射功率自適應(yīng)機制和基于感知數(shù)據(jù)差值的最小傳輸數(shù)據(jù)冗余自適應(yīng)機制，但該機制僅停留在仿真階段，且干電池供電情況下通信距離僅為30 m。

針對節(jié)點間的通信質(zhì)量受通信距離影響，且電磁波在傳輸過程中隨著通信距離越遠，衰減越大，當接收方信號強度低于門限閾值時就會出現(xiàn)丟包的情況，本文從試驗角度，在WSN節(jié)點能量有限、通信距離各異、監(jiān)測環(huán)境干擾大的情況下，提出一種基于RSSI和丟包率的發(fā)射功率自適應(yīng)控制算法。并為進一步降低WSN節(jié)點的功耗，設(shè)計基于感知數(shù)據(jù)差的低功耗自適應(yīng)機制，并在水稻田間進行驗證試驗。

1　基礎(chǔ)試驗

為研究水稻田中通信距離對節(jié)點間通信質(zhì)量的影響，進行接收信號強度和丟包率試驗。試驗采用億佰特公司推出的433MHz頻段的E41-T10S2射頻模塊來搭建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該模塊發(fā)射功率最大10 dBm、4級可調(diào)發(fā)射功率(10、8、6、3 dBm)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點每次收到數(shù)據(jù)包時，獲取接收信號強度，即RSSI，同時統(tǒng)計丟包率。為統(tǒng)計丟包率，在采集節(jié)點數(shù)據(jù)幀中用一個整型序列記錄發(fā)包個數(shù)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點收到該數(shù)據(jù)包后處理對應(yīng)序列數(shù)據(jù)，如出現(xiàn)跳躍現(xiàn)象，則視為丟包。假設(shè)丟包累計為L，將最近一次收到的序列數(shù)值認為是總發(fā)包數(shù)設(shè)為N，則該采集節(jié)點的丟包率PLR為

(1)

試驗1：RSSI對丟包率的影響。試驗在300 m×300 m的水稻田中進行，采集節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點距離地面均為1.5 m。采集節(jié)點以距離網(wǎng)關(guān)節(jié)點20 m為間隔，配置發(fā)射功率為10 dBm，發(fā)包間隔為200 ms。每次試驗均發(fā)送500個數(shù)據(jù)包，共進行了12次試驗。采集節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過上位機軟件記錄RSSI的算術(shù)平均值，并統(tǒng)計丟包率。試驗結(jié)果如圖1所示。

試驗2：通信距離和發(fā)射功率對丟包率的影響。試驗在300 m×300 m的水稻田中進行，采集節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點距離地面均為1.5 m。采集節(jié)點以距離網(wǎng)關(guān)節(jié)點40 m為間隔，依次配置發(fā)射功率為3、6、8、10 dBm，發(fā)包間隔為200 ms。每次試驗均發(fā)送500個數(shù)據(jù)包，共進行20次試驗。采集節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過上位機軟件統(tǒng)計丟包率，試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2　通信距離和發(fā)射功率對丟包率的影響Fig.2　Effect of distance and transmitting power on packet loss rate

由圖1可知，隨著接收信號強度變小，丟包率逐漸增大，且當RSSI大于-108 dBm時，丟包率低于1.3%。由圖2可知，當發(fā)射功率固定時，隨著通信距離增大，丟包率隨之增大。當通信距離固定時，發(fā)射功率越大，丟包率越小。由此可知，通過增大發(fā)射功率，可以降低丟包率，在可接受的丟包范圍內(nèi)，通過降低發(fā)射功率可以節(jié)約能耗。

2　節(jié)點低功耗自適應(yīng)設(shè)計

針對節(jié)點大部分能量被無線模塊所消耗，且采集節(jié)點按照固定的采集周期上報監(jiān)測數(shù)據(jù)存在能量浪費的不合理之處。為降低節(jié)點功耗，設(shè)計了節(jié)點發(fā)射功率自適應(yīng)算法和基于感知數(shù)據(jù)差的低功耗自適應(yīng)機制。

2.1　節(jié)點發(fā)射功率自適應(yīng)算法設(shè)計

由試驗1和試驗2可知，RSSI、發(fā)射功率、通信距離對通信質(zhì)量有直接影響。實際應(yīng)用中節(jié)點部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的位置不一，當所有節(jié)點均采用最大發(fā)射功率工作時，勢必會造成能量的浪費。發(fā)射功率的調(diào)整，將直接影響節(jié)點間通信距離、信號接收強度和丟包率。因此設(shè)計一種基于通信距離、信號接收強度和丟包率的節(jié)點發(fā)射功率自適應(yīng)算法，具體如下：

根據(jù)文獻[19]，無線信號通信的發(fā)射功率、接收功率和通信距離的關(guān)系為

PR=PT/dn

(2)

式中PR——信號接收功率, mW

PT——信號發(fā)射功率,mW

d——收發(fā)節(jié)點間的通信距離，m

n——環(huán)境傳播因子

式(2)兩邊取對數(shù)乘以10，單位換算為dBm，可得

PT-PR=10nlgd

(3)

式中PR——接收信號強度，dBm

PT——信號傳輸1 m時接收信號強度，dBm

由式(3)可以看出，PT和n的數(shù)值決定了接收信號強度PR和通信距離d。鑒于監(jiān)測系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)節(jié)點與采集節(jié)點間的相互數(shù)據(jù)通信，設(shè)采集節(jié)點發(fā)射功率為PNT(dBm)，接收信號強度為RSSI；網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)射功率為P′GT(dBm)；網(wǎng)關(guān)節(jié)點接收信號強度為R′SSI。由式(3)可得

PNT-R′SSI=P′GT-RSSI

(4)

由于采集節(jié)點采集數(shù)據(jù)后傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點，由圖1可知當網(wǎng)關(guān)節(jié)點的接收功率即RSSI控制大于-108 dBm時，丟包率低于1.3%，則采集節(jié)點的發(fā)射功率可表示為

PNT=P′GT-RSSI-108

(5)

由式(5)可知，當網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)射功率為P′GT不變時，采集節(jié)點發(fā)射功率PNT可根據(jù)RSSI調(diào)整。當RSSI較小時，通過增大PNT來提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性；當RSSI較大時，通過減小PNT來節(jié)省系統(tǒng)的能量。

根據(jù)文獻[32]可知，水稻的株高和葉面積在未到達最大值前，其與水稻生長天數(shù)呈線性關(guān)系，且田間節(jié)點間的遮擋是動態(tài)變化的，因而丟包率必定會受到環(huán)境影響，根據(jù)丟包率情況來修正調(diào)整發(fā)射功率，即

P=P0+MΔP

(6)

式中P——實際發(fā)射功率，dBm

P0——初次組網(wǎng)時根據(jù)式(5)調(diào)整而得功率

ΔP——發(fā)射功率增量基數(shù)，取值為1

M——功率修正系數(shù)

設(shè)EPLR為當前實際丟包率與參考丟包率之差,設(shè)DPLR為當前實際丟包率與上次丟包率之差。修正系數(shù)M根據(jù)-0.5≤EPLR≤0.5、EPLR>0.5和EPLR<-0.5，-0.5≤DPLR≤0.5、DPLR>0.5和DPLR<-0.5，組合9種可能出現(xiàn)的情況，調(diào)整規(guī)則如表1所示。

表1　修正系數(shù)M調(diào)整規(guī)則Tab.1　Rules of adjustment of correction factor M

以EPLR>0.5，DPLR>0.5的情況舉例說明，EPLR>0.5反映當前丟包率已超過參考丟包率，DPLR>0.5反映丟包率的趨勢在增長。因此可看出單純由RSSI控制發(fā)射功率已不能滿足需求，將修正系數(shù)M值加2。根據(jù)式(6)，節(jié)點將以更大的發(fā)射功率工作，降低丟包率。

2.2　基于感知數(shù)據(jù)差的低功耗自適應(yīng)機制

為了避免節(jié)點不必要的數(shù)據(jù)發(fā)送，另外設(shè)計了一種基于感知數(shù)據(jù)差的低功耗自適應(yīng)機制，指導(dǎo)節(jié)點該輪監(jiān)測數(shù)據(jù)是否上報，從而進一步降低節(jié)點功耗。該機制包括以下定義

式中V——上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)

Vi——第i次監(jiān)測的數(shù)據(jù)

Mvef——某監(jiān)測指標數(shù)據(jù)設(shè)定的當前值與上輪上報數(shù)值間允許差值范圍

K——上報數(shù)據(jù)標志，當K=0時數(shù)據(jù)丟棄，當K=1時，上報V值

3　監(jiān)測系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

本監(jiān)測系統(tǒng)主要由采集節(jié)點、簇頭節(jié)點、網(wǎng)關(guān)節(jié)點以及遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測中心組成，監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。系統(tǒng)采用頻率異構(gòu)的分簇方式，簇內(nèi)單跳，簇間多跳的路由協(xié)議組網(wǎng)，可避免不同簇間節(jié)點的數(shù)據(jù)碰撞。簇頭節(jié)點將簇內(nèi)數(shù)據(jù)融合后發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點，網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)至遠程監(jiān)測中心。

圖3　監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.3　Network structure of monitoring system

3.1　系統(tǒng)硬件設(shè)計

針對系統(tǒng)對低功耗的要求，系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點均采用低功耗STM32F103系列芯片作為主處理器，待機時功耗為22 μA。針對傳感器和GPRS等外設(shè)功耗較大的情況，設(shè)計了供電可控的低功耗電路。鑒于定向天線[35-36]相對全向天線具有方向性且增益高，本系統(tǒng)采用混合天線[37]的組網(wǎng)方式。

3.1.1混合天線

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，全向天線具有360°的水平輻射能力，通常應(yīng)用在一對多的通信場景。而定向天線在一定方向上能量集中，且增益高于全向天線，抗干擾能力相對強，通常適用于點對點的遠距離通信。鑒于系統(tǒng)各類節(jié)點的工作職能、部署位置、通信距離和方向性要求考慮，采集節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點配備全向天線，簇頭節(jié)點配備定向天線實現(xiàn)基于混合天線的無線傳感組網(wǎng)。

3.1.2采集節(jié)點硬件設(shè)計

采集節(jié)點負責采集監(jiān)測環(huán)境內(nèi)生產(chǎn)相關(guān)信息。主要由微處理器、電源模塊、傳感器、射頻模塊以及接受強度檢測模塊組成。為降低節(jié)點功耗，傳感器采用可控的供電方式。設(shè)計以光耦合器、PMOS管為主的控制電路，該電路截止時功耗為100 nA。

3.1.3簇頭節(jié)點的硬件設(shè)計

簇頭節(jié)點負責融合簇內(nèi)節(jié)點數(shù)據(jù)后發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點。主要由微處理器、電源模塊、射頻模塊、太陽能充電管理模塊和定向天線組成。由于能量消耗相對大，因此設(shè)計搭載太陽能板，通過充電管理模塊對鋰電池進行充電管理，以延長簇頭節(jié)點的使用壽命。

3.1.4網(wǎng)關(guān)節(jié)點硬件設(shè)計

網(wǎng)關(guān)節(jié)點負責接收各簇頭節(jié)點的數(shù)據(jù)包，融合處理后上傳至遠程監(jiān)測中心。主要由微處理器、電源模塊、存儲模塊、射頻模塊、接受強度檢測模塊、太陽能充電管理模塊和GPRS模塊組成。由于能量消耗相對大，因此也設(shè)計搭載太陽能板，以延長網(wǎng)關(guān)節(jié)點的使用壽命。

3.2　系統(tǒng)軟件設(shè)計

為滿足節(jié)點發(fā)射功率自適應(yīng)算法和基于感知數(shù)據(jù)差的低功耗自適應(yīng)機制的設(shè)計所需，設(shè)計了針對性的采集節(jié)點數(shù)據(jù)幀和網(wǎng)關(guān)節(jié)點反饋幀。同時為進一步降低功耗，應(yīng)用程序基于低功耗的實時嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

3.2.1路由協(xié)議及數(shù)據(jù)幀

本系統(tǒng)采用頻率異構(gòu)的分簇方式，簇內(nèi)單跳，簇間多跳的路由協(xié)議組網(wǎng)。簇頭節(jié)點接收到新的數(shù)據(jù)包，先檢查自身的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)登記表，若已轉(zhuǎn)發(fā)過，則不再轉(zhuǎn)發(fā)?？杀苊獯仡^多次轉(zhuǎn)發(fā)相同數(shù)據(jù)包而造成能量浪費。采集節(jié)點的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖4所示。其中數(shù)據(jù)幀中的發(fā)包數(shù)序列用于網(wǎng)關(guān)節(jié)點統(tǒng)計丟包率，發(fā)射功率和接收信號強度用于指示當時采集節(jié)點的發(fā)射功率和信號強度信息。網(wǎng)關(guān)節(jié)點反饋幀結(jié)構(gòu)如圖5所示，用于反饋某節(jié)點的信號強度以及丟包率，作為該節(jié)點發(fā)射功率自適應(yīng)調(diào)節(jié)的依據(jù)。

圖4采集節(jié)點的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

Fig． 4 Data packet structure used in collect node

圖5網(wǎng)關(guān)節(jié)點反饋幀結(jié)構(gòu)

Fig.5Feedback packet structure used in gateway node

3.2.2軟件上低功耗設(shè)計

為延長節(jié)點的使用壽命，軟件上各類節(jié)點均基于多任務(wù)實時嵌入式操作系統(tǒng)FreeRTOS，可提高CPU利用率，減少在線工作時間。同時應(yīng)用程序上采用定時休眠喚醒的工作機制以及傳感器掉電控制來進一步降低功耗。

4　田間組網(wǎng)試驗與結(jié)果分析

采用本文設(shè)計的發(fā)射功率自適應(yīng)算法與相關(guān)節(jié)能機制，利用8個采集節(jié)點、2個簇頭節(jié)點和1個網(wǎng)關(guān)節(jié)點，在300 m×300 m的水稻田間搭建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行組網(wǎng)試驗。通過測試丟包率和電池續(xù)航時間，驗證本文算法的可靠性?，F(xiàn)場部分設(shè)備如圖6、7所示。

圖6　配置定向天線的簇頭節(jié)點Fig.6　Cluster head node with a directional antenna　

4.1　系統(tǒng)可靠性評價

通過遠程服務(wù)器統(tǒng)計丟包率，結(jié)果如表2所示。由表2可知，基于本算法可以自適應(yīng)地調(diào)整發(fā)射功率，節(jié)點自動選擇了能夠滿足當前通信可靠性所要求(本文設(shè)定為丟包率不超過1.3%)的最小發(fā)射功率。

4.2　節(jié)點放電特性

節(jié)點放電特性是衡量一個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的標準之一。在無太陽能充電條件下，對節(jié)點壽命性能進行測試。當電池電壓降至10 V，鋰電池將停止輸出，節(jié)點壽命結(jié)束。試驗對象為2組節(jié)點，一組采用固定發(fā)射功率10 dBm，另一組則運用發(fā)射功率自適應(yīng)算法。兩組節(jié)點均采用12 V，10 A·h鋰電池，部署位置一樣，高度1.5 m，設(shè)置節(jié)點每2 min完成一輪喚醒、數(shù)據(jù)采集發(fā)送、數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)發(fā)、待機等周期性工作。圖8為試驗節(jié)點的電池放電特性對比?？梢姡瑢Ρ?0 dBm固定發(fā)射功率，當發(fā)射功率自適應(yīng)算法調(diào)整為8、6、3 dBm時，節(jié)點電池的續(xù)航能力分別提升了11.9%、21.4%和33.3%。

表2　節(jié)點發(fā)射功率自適應(yīng)算法可靠性測試結(jié)果Tab.2　Test results of reliability of adaptive transmitting power control algorithm for nodes

圖8　節(jié)點電池放電特性Fig.8　Discharge characteristics of battery

4.3　節(jié)點通訊性能

節(jié)點在300 m×300 m的水稻田進行測試，節(jié)點搭載433M的E41-T10S2射頻模塊，天線高度1.5 m。表3為4種節(jié)點基于不同發(fā)射功率自適應(yīng)算法狀態(tài)下的通訊性能比較。

表3　節(jié)點性能比較Tab.3　Comparison of performances of different node products

注：A、B、C節(jié)點分別對應(yīng)李小敏等[32]、徐立鴻等[33]和石繁榮等[34]設(shè)計的發(fā)射功率自適應(yīng)節(jié)點。

由表3知：本文節(jié)點的有效通信距離、接收靈敏度、通信質(zhì)量明顯優(yōu)于其他3種節(jié)點。在保證通信暢通且造價不高前提下，本文節(jié)點能以最優(yōu)節(jié)點數(shù)進行WSN組網(wǎng)。由此可見，本文節(jié)點在水稻田環(huán)境監(jiān)測組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中更具實用性以及針對性。

5　結(jié)束語

針對農(nóng)田環(huán)境信息監(jiān)測存在能量有限、節(jié)點通信距離各異等特點，設(shè)計了一種基于接收信號強度和丟包率的發(fā)射功率自適應(yīng)水稻田監(jiān)測系統(tǒng)，為進一步降低功耗，設(shè)計了基于感知數(shù)據(jù)差的低功耗自適應(yīng)機制。并搭建了一個長期、穩(wěn)定且可靠的低功耗無線傳感網(wǎng)絡(luò)，開展了通信可靠性和低功耗這兩個無線傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究，并在水稻田進行了試驗驗證。試驗結(jié)果表明，在150 m的通信距離內(nèi)，根據(jù)RSSI值(大于-108 dBm)和丟包率情況可以自適應(yīng)地調(diào)整發(fā)射功率，節(jié)點自動選擇了能夠滿足當前通信可靠性所要求(本文設(shè)定為丟包率不超過1.3%)的最小發(fā)射功率上；對比10 dBm固定發(fā)射功率，當發(fā)射功率自適應(yīng)算法調(diào)整為8、6、3 dBm時，節(jié)點電池的續(xù)航能力分別提升了11.9%、21.4%和33.3%。結(jié)果表明，本文節(jié)點的有效通信距離、接收靈敏度、通信質(zhì)量明顯優(yōu)于其他3種節(jié)點，在保證通信暢通且造價不高前提下，本研究能以更優(yōu)節(jié)點數(shù)進行WSN組網(wǎng)，尤其適用于大面積水稻田環(huán)境監(jiān)測。

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