[發明專利]一種基于定向擴散協議的樹木生長遙測方法與系統

有效

• 申請號: 202110434487.4
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113316211B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 孫淵敬;方陸明;袁方星;孫林豪;鄭似青;楊來邦
• 申請（專利權）人: 浙江農林大學;杭州感知科技有限公司
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/10;H04W40/20;H04W84/18
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 龍洋

本發明公開了一種基于定向擴散協議的樹木生長遙測方法與系統，具體涉及人工林的樹木測量領域，包括步驟：通過基站節點將興趣信息泛洪傳播至數據節點，在泛洪傳播過程中獲取各節點與基站節點的距離，保存興趣信息和各傳播路徑下興趣信息轉發至各節點時的轉發次數至對應節點的節點列表；獲取傳播路徑中轉發次數最少的傳播路徑，并作為數據傳輸路徑，其余傳播路徑作為備選路徑；篩選低能節點并進行路徑替換。本發明相較于傳統DD協議，減少了梯度建立的過程，大大降低了網絡構建時間，提高了網絡的生存時間，同時提高了網絡能量的利用率。

技術領域

本發明涉及人工林的樹木測量領域，具體涉及一種基于定向擴散協議的樹木生長遙測方法與系統。

背景技術

樹高、胸徑等是樹木生長量的重要指標。持續、精準的樣地內樹木生長量測量不僅可以揭示樹木和林分的生長規律，也有助于生態學研究。傳統的單木檢尺測量，存在著人力、時間消耗量大，不能持續測量、測量與處理難以一體化等弱點，已不能滿足森林資源調查多方應用的需求。隨著信息技術的不斷發展，運用傳感技術進行樹木生長量持續、精準遙測已成為研究熱點。

目前持續遙測主要采用在遙測樣地內布置多數傳感裝置節點的方式對樹木生長量進行遙測。由于傳感裝置節點布置在野外，甚至環境很復雜，節點儲備的能量有限且較難進行及時的補充。為了使遙測樣地內傳感裝置節點在能量有限的約束下盡可能提高能量的利用率以及節點之間的協作效率，應用無線傳感網絡WSN(Wireless Sensor Network)技術，將樣地內多個微型傳感器節點和一個信息收集基站(Sink)通過自組織的方式建立樹木持續生長量遙測的無線感網絡。現有技術中，存在應用WSN的技術進行樹木生長量遙測探索，但沒有對路由協議要求做研究。同時，傳統的定向擴散協議(directed diffusion,DD)是一種以數據為中心的路由算法，其可用于樹木生長量不同數據類型遙測，但仍存在著節點能耗大，能量不均衡的缺陷。

基于上述問題，本發明在DD協議的基礎上，針對人工林樹木間隔相同，以及樹木生長量持續遙測的特點，對DD協議進行優化，提出了一種更適合于樣地內多樹木持續、精準遙測WSN的DD-DHE(DD with energy gradient combining distance and hop)協議。

發明內容

為了解決現有樹木生長遙測的缺點，本發明提出了一種用于樹木生長遙測的定向擴散協議構建方法，包括步驟：

S1：通過基站節點將興趣信息泛洪傳播至數據節點，在泛洪傳播過程中獲取各節點與基站節點的距離，保存興趣信息和各傳播路徑下興趣信息轉發至各節點時的轉發次數至對應節點的節點列表；

S2：獲取傳播路徑中轉發次數最少的傳播路徑，并作為數據傳輸路徑，其余傳播路徑作為備選路徑；

S3：以各節點的預設等待時間為判斷間隔，判斷當前數據傳輸路徑中各節點是否存在低能節點，若是，獲取低能節點的上一節點信息并進入步驟S4，若否，以當前數據傳輸路徑進行數據傳輸；所述低能節點為節點能量低于預設閾值的節點；

S4：以上一節點為傳播起點，獲取備選路徑中不含低能節點且轉發次數最少的備選路徑為數據傳輸路徑。

進一步地，所述步驟S3中，在進行判斷前還包括步驟：

根據當前數據傳輸路徑中各節點的轉發次數和距離通過第一預設公式設置各節點的預設閾值；所述第一預設公式為：