基于DSP的覆冰機器人控制系統研究

　　方案中，假設已知發送節點的發射功率，接收節點可以根據接收信號的強度，計算二者之間距離的近似值;發射功率可控，即節點可以根據自身需要調整發射功率。采用與文獻[5]相同的無線傳輸能量消耗模型。ADEECS協議按輪執行，每一輪分為網絡部署，簇頭選舉，成簇，數據傳輸這4個階段。

　　具體實現過程如下：

　　階段1：網絡部署階段在網絡部署階段，讓基站以一定的功率向網絡內廣播一個消息HELLO_MSG。傳感器節點根據接收信號的強度計算出自己到基站的近似距離，在與基站通信時，依據這個距離選擇適當的發射功率。在成簇階段，還將利用這個信息來均衡簇頭的負載。

　　階段2：簇頭選舉階段全局范圍內預先設定一個0～1之間的閾值T，用來控制參加簇頭競選的節點比例。每一個節點生成一個0～1之間的隨機數，記為u。若u

　　式中：T為最大約定的最大延遲時間;Eresidual為節點剩余能量;Eini是節點原始能量。

　　階段3：成簇階段簇頭向網絡所有節點廣播自己成為簇頭的消息HEAD_AD，內容為簇頭節點的標識及該節點與基站的距離。普通節點接收到此消息后選擇一個通信代價cost(CH)最小的聚類加入，并發送消息JOIN_REQ。通信代價表達式為：

　　式(5)中參數與式(2)和式(4)表示的意義相同。從式(5)可以看出，該通信代價綜合考慮了節點與簇頭的距離、簇頭與基站的距離及簇頭的剩余能量。從而實現了由聚類成員節點選擇剩余能量較大，與自己距離較近，與基站距離較小的簇頭形成簇，達到能量均衡的目的。

　　階段4：數據傳輸階段簇頭向所有成員節點廣播TDMA通信時隙調度信息TDMA_SCHEDULE。成員節點按分配好的TDMA時隙在某個時刻將自己檢測到的數據發送給簇頭。簇頭在接收聚類成員發送數據的過程中進行數據融合，并將融合后的數據直接傳輸給基站，該過程采用單跳的通信方式。

　　4 ADEECS協議仿真與分析

　　仿真中，使用Matlab作為仿真平臺，采用與文獻[3]相同的能量消耗模型。仿真參數如表1所示。

　　文中將ADEECS與EECS和LEACH協議性能進行仿真對比。

　　4.1簇頭分布的仿真對比

　　LEACH簇頭個數取最優值。在仿真中，LEACH簇頭個數為6;取T=0.15，R=26，w=0.8。由3種協議的簇頭分布圖(圖2～圖4)可以看出，LEACH協議簇頭隨機分布;EECS協議簇頭分布比較均勻，但存在簇頭漏洞問題;ADEECS協議簇頭真正實現了均勻分布。所以，提出的延遲發送競選消息的方法很好地解決了LEACH和EECS協議在簇頭選舉過程中存在的問題。

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