[發明專利]一種基于農業區塊鏈物聯網感知層節點的信用評估系統

有效

• 申請號: 202110363308.2
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113114473B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 朱西平;劉明航;陳惠芬;梁琳;李婕;呂園園;楊先鳳
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04W64/00;G16Y10/05;G16Y30/10;G16Y40/60
• 代理公司: 成都知都云專利代理事務所(普通合伙) 51306
• 代理人: 趙正寅

1.一種基于區塊鏈的農業物聯網感知層節點的信用評估系統，應用于農業物聯網傳感器網絡中，其特征在于，包括感知層節點信用度評估管理系統和融合節點定位系統；

所述農業物聯網傳感器網絡包括：若干感知層節點、若干簇節點和至少一個基節點；

所述感知層節點用于對所處農業生產環境中的環境因素進行數據采集，并通過無線數據鏈路方式與簇節點建立通信連接；

所述簇節點用于收集每一個處于隸屬集合中的感知層節點上傳的數據，并按照預設系統對所收集到的數據進行處理與保存，所述簇節點通過無線數據鏈路方式與基節點建立通信連接；

所述基節點用于收集每一個處于隸屬集合中的簇節點上傳的數據，并能向簇節點發送數據包和執行程序；

所述感知層節點信用度評估管理系統用于對農業物聯網傳感器網絡中每一個感知層節點的節點進行信用度評估并得到受檢節點的信用度值§，通過檢驗信用度值§是否處在置信域來判斷受檢節點是否為壞節點；

所述融合節點定位系統對農業物聯網傳感器網絡中每一個節點的ID和物理坐標進行定位并匯總更新；當農業物聯網傳感器網絡中出現信用壞節點時，通過融合節點定位系統對該信用壞節點的ID和物理坐標進行精準定位；

所述融合節點定位系統包括基于信號傳遞時間TOF的測距系統、基于接收信號強度指示RSSI的測距系統和基于節點對節點測距推測的距離-坐標定位系統；所述TOF測距系統用于測量基節點到每一個處于隸屬集合中的簇節點之間的距離，所述RSSI測距系統用于測量簇節點到每一個處于隸屬集合中的感知層節點之間的距離，所述距離-坐標定位系統能通過輸入節點到節點之間的距離信息推斷節點之間的位置關系和坐標定位；

所述TOF測距系統用于對基節點和每一個處于隸屬集合中的簇節點之間進行TOF測距操作，所述TOF測距操作步驟包括：

S1在基節點和每一個簇節點中分別設置衛星授時模塊；

S2通過衛星授時模塊輸出的時基同步信號將基節點和簇節點的內部時鐘進行校準對齊；

S3在完成內部時鐘進行校準對齊后，基節點向簇節點發起信號傳遞時間測量指令：

S4控制基節點向每一個簇節點發送Prime數據包，Prime數據包中包括：命令發起時間戳t_start和命令發出時間戳t_tx1；

S5簇節點在接收到基節點發出的Prime數據包后，向基節點返回一個應答ACK數據包，ACK數據包中包括：命令接收時間戳t_rx2、命令執行時間戳t_cor2、應答發起時間戳t_tat2和應答發出時間戳t_tx2；

S6基節點在接收到簇節點發出的應答ACK數據包后，會將接收到ACK數據包的時間點記錄入應答接收時間戳t_rx1中，將應答ACK數據包解碼完成的時間點錄入應答解碼時間戳t_cor1；

S7在信號傳遞時間測量指令完成后，基節點將結束時間點錄入時測完成時間戳t_stop；

S8基節點通過命令發起時間戳t_start和時測完成時間戳t_stop做差運算得出時測花費時長t_tot1；

S9基節點通過時測計算公式t_tof＝(t_tot1-t_tx1-t_rx1-t_cor1-t_tat2-t_tx2-t_rx2-t_cor2)/2得到時測時間t_tof；

S10通過時測距離計算公式：Dis＝V*t_tof，其中，ε為介質電容率，μ為介質磁導率，得到基節點到簇節點的距離Dis；

S11執行上述步驟，通過簇節點向基節點發送Prime數據包，基節點向簇節點返回應答ACK數據包，得到簇節點到基節點的距離Bis；

S12通過公式D_f＝(Dis+Bis)/2得到簇節點與基節點之間的均值距離D_f；

S13通過S1至S12步驟計算每一個簇節點與基節點之間的均值距離D_fi；

所述RSSI測距系統用于對簇節點和每一個處于隸屬集合中的感知層節點之間進行RSSI測距操作，所述RSSI測距操作步驟包括：

A1將感知層節點和簇節點放置在單位距離測定單位距離的信號衰減強度σ；

A2通過基節點向簇節點發送RSSI測距信號；

A3簇節點接收RSSI測距信號并將信號強度大小告知基節點；

A4通過TOF測距操作確定信號強度為的基節點與簇節點之間的均值距離D_f；

A5通過環境衰減因子計算公式D_r＝D_f計算環境衰減因子ρ；

A6簇節點向每一個處于隸屬集合中的感知層節點發送RSSI測距信號；

A7感知層節點接收RSSI測距信號并將信號強度大小告知簇節點；

A8簇節點通過RSSI距離計算公式：確定簇節點到感知層節點的距離D_r，其中，ABS(*)為求數據絕對值函數，為接收節點的接收信號強度，σ單位距離的信號衰減強度，ρ為環境衰減因子；

A9通過A1至A8步驟計算每一個簇節點與感知層節點之間的距離D_ri；

所述距離-坐標定位系統通過距離定位為節點建立坐標定位，所述距離定位步驟包括：

R1以基節點為坐標原點建立三維基節坐標系，基節點坐標為(0，0，0)；

B2選定兩個簇節點作為錨節點A和錨節點B，并人工測得坐標值，坐標分別為(x_a，y_a，z_a)和(x_b，y_b，z_b)；

B3通過TOF測距系統/RSSI測距系統測得待測節點D到基節點、錨節點A和錨節點B之間的距離D_fDA，D_fDB和D_fDO，其中，當待測節點D為簇節點時選擇TOF測距系統，當待測節點D為感知層節點時選擇RSSI測距系統；

B4通過方程：

可求得待測節點D的坐標(x_d，y_d，z_d)；

B5通過B1至B5步驟分別計算對每一個簇節點和感知層節點的坐標。