复杂环境下农田物联网移动信标节点路径规划新机制与算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31101080
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1302.农艺农机学
  • 结题年份:
    2014
  • 批准年份:
    2011
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

以实施精准农业农田信息采集为背景,对物联网无线传感器节点移动信标节点路径规划进行研究。针对传感节点非均匀布设且存在通信障碍,致使网络覆盖率低、定位精度差和部分节点不能定位的问题,重点研究构建一种复杂环境下物联网移动信标节点定位新机制。本研究综合考虑节点定位精度和能量开销,揭示静态、动态网络拓扑结构下信标节点最优移动路径,使定位效果对网络拓扑结构变化具有较好的鲁棒性;通过研究无线信道损耗模型,导出通信障碍下节点定位模型,建立通信障碍情况下移动信标节点最优移动路径模型,实现定位算法对环境噪声变化具有较强的适应能力的目标;最后,将移动Agent技术与定位算法相结合,综合考虑节点性能,探索一种适用于复杂环境下无线传感器网络移动信标节点定位算法。本研究通过计算机仿真并结合移动信标定位实验平台建立完整的测试,形成优化算法,为应用传感器网络对农田信息监测提供理论与实践基础。

结项摘要

本研究以实施精准农业农田信息采集为背景,对农田物联网无线传感器节点移动信标路径规划进行研究。针对传感节点非均匀布设且存在通信障碍,致使网络覆盖率低、定位精度差和部分节点不能定位的问题,重点研究构建一种复杂环境下物联网移动信标节点定位新机制。首先,综合考虑节点定位精度和能量开销,揭示静态、动态网络拓扑结构下信标节点最优移动路径,使定位效果对网络拓扑结构变化具有较好的鲁棒性:针对静态网络拓扑结构,将图论引入无线网络节点定位系统,路径规划问题转化为图的生成树及遍历问题;针对动态网络拓扑结构,提出将信标节点向最大覆盖未知节点方向移动的路径规划方法。其次,提出了复杂条件下无线信道损耗模型未知环境的粒子群优化定位策略:将无线信道损耗模型选择对数常态分布模型,然后无线信道损耗模型与距离关系式联合确定节点定位模型,将节点定位问题抽象为目标函数的非线性约束优化问题,然后将目标函数作为粒子群优化定位算法中的适应性函数,对适应性函数未知参数进行最小二乘估计优化处理,根据位置及信道衰减范围将适应性函数变为有条件约束问题,采用外点法构建罚函数转换为无约束优化适应性函数,建立通信障碍情况下移动信标节点移动路径模型,实现定位算法对环境噪声变化具有较强的适应能力的目标。同时,本研究提出了一种基于完全遍历路径的移动信标定位机制,为提高定位精度采用迭代算法和建立距离权值函数等,该方法应用移动信标模型,具有定位效果好、移动路径短、网络通讯能耗低等特点。另外,针对农田物联网无线传感网络节点自定位算法进行了研究,提出了一种非计量多维目标定位算法和分布式非计量多维目标定位算法,探索了一种适用于复杂环境下无线传感器网络移动信标节点定位算法,该算法满足自组织性、能量高效、分布式计算等要求。最后,建议了一种农田信息传感网络基于固定信标与移动信标的复合信标节点定位方案。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
奶牛体温监测系统数据采集终端设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    东北农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范永存;张喜海;李建泽
  • 通讯作者:
    李建泽
A Novel Self-Powered Wireless Sensor Node Based on Energy Harvesting for Mechanical Vibration Monitoring
一种基于能量收集的新型自供电无线传感器节点,用于机械振动监测
  • DOI:
    10.1155/2014/642365
  • 发表时间:
    2014-03
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    X. H. Zhang;J. L. Fang;F. F. Meng;X. Li Wei
  • 通讯作者:
    X. Li Wei
基于复合信标的农田节点定位研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    通信技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田淑梅;张喜海;廉龙颖;宋一弘
  • 通讯作者:
    宋一弘
基于ZigBee技术的奶牛定位系统组网方案研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    东北农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏中滨;王学进;沈维政;张喜海;秦月阳;耿忻元
  • 通讯作者:
    耿忻元
Multi-objective control of spacecraft atitude maneuver based on Takagi-Sugeno fuzzy model
基于Takagi-Sugeno模糊模型的航天器姿态机动多目标控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Control Engineering and Applied Informatics
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    X. H. Zhang, M. Zeng*
  • 通讯作者:
    X. H. Zhang, M. Zeng*

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其他文献

其他文献

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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