樊飞等：巡线机器人延迟容忍传感器网络数据传输策略 .1417. 改变消息队列位置来提高消息传输率，降低传输 果若为特别说明，均为100次独立实验结果均值 延迟 表1仿真实验默认参数 本地 Table 1 Default parameters of the simulation 点 消 参数 默认值 其他消息 网络区域大小/m 4×10°(2000×2000) 传输消息 仿真运行时间/s 10000 已传输消总 杆塔间最小间距/m 90 杆塔数量 35 图4节点消息队列结构图 Fig.4 Structure of messages in the queue for node 机器人节点数量 5 静态节点数量 30 4 实验 中心节点坐标 (1000,1000) 中心节点通讯半径，C/m 1000 本文使用OMNET++[]仿真平台进行MPD、 静态节点通讯半径，R/m 120 FAD、Flood和Direct算法仿真，并利用巡线机器人、 机器人移动速度/(ms) 2 太阳能通讯基站、地面监控基站等进行了DTMSNR 运行静止时间，T/s 2000 实际工程试验。按照以下条件对传输策略进行性能 节点队列长度（消息数） 200 分析： 消息长度/bit 200 (1)在默认条件下，比较本文提出的MPD与其 消息生成速率/s1 0.01 他3种策略的性能： 消息失效时间/s 2000 (2)研究网络中移动机器人数量、静态节点密 FAD容错门限 0.9 度对这4种算法性能的影响： FAD历史记录参数 0.1 (3)研究移动机器人不同运动特性，MPD与其 FAD定时器时限参数 50 他3种算法不同性能表现 4.1仿真实验 4.1.1传输策略性能比较分析 本文仿真实验中，为符合实际输电线路远距离 在默认仿真参数下，4种传输算法性能对比如 通讯需求，设定网络区域为2000m×2000m的正方 图5所示.综合图5数据知MPD算法综合性能优 形区域，设中心节点唯一，且位于区域中心，中心节 于其他3种传输策略.默认参数下，MPD算法在4 点通讯半径C=1000m.网络中各节点（包括移动机 种传输策略中具有最高的传输成功率，最低的数据 器人节点)消息生成遵循泊松过程，且平均到达时 传输延迟和适当的网络传输能量损耗（消息平均副 间为100s.网络带宽设为20kbps,网络模拟运行时 本数) 间为10000s.其他相关网络参数见表1，本仿真结 直接传递算法(direct)中，机器人在沿线路移动 100 3000 ☑☑Direct图Flood ☑Direct工均值 ☑Direct工均值 ☐FAD MPD FAD 标准差 FAD 工均值 Flood 2400 Flood 20 MPD MPD 15 1800 40 10 1200 600 1☑ Direet FAD Flood MPD Direet FAD Flood MPD Direct FAD Flood MPD 传输算法种类 传输算法种类 传输算法种类 图5默认参数下仿真结果的对比 Fig.5 Comparison of simulation results by default parameters樊 飞等: 巡线机器人延迟容忍传感器网络数据传输策略 改变消息队列位置来提高消息传输率,降低传输 延迟. 图 4 节点消息队列结构图 Fig. 4 Structure of messages in the queue for node 4 实验 本文使用 OMNET + + [17] 仿真平台进行 MPD、 FAD、Flood 和 Direct 算法仿真,并利用巡线机器人、 太阳能通讯基站、地面监控基站等进行了 DTMSNR 实际工程试验. 按照以下条件对传输策略进行性能 分析: (1) 在默认条件下,比较本文提出的 MPD 与其 他 3 种策略的性能; (2) 研究网络中移动机器人数量、静态节点密 度对这 4 种算法性能的影响; (3) 研究移动机器人不同运动特性,MPD 与其 他 3 种算法不同性能表现. 图 5 默认参数下仿真结果的对比 Fig. 5 Comparison of simulation results by default parameters 4郾 1 仿真实验 本文仿真实验中,为符合实际输电线路远距离 通讯需求,设定网络区域为 2000 m 伊 2000 m 的正方 形区域,设中心节点唯一,且位于区域中心,中心节 点通讯半径 C = 1000 m. 网络中各节点(包括移动机 器人节点)消息生成遵循泊松过程,且平均到达时 间为 100 s . 网络带宽设为 20 kbps,网络模拟运行时 间为 10000 s. 其他相关网络参数见表 1,本仿真结 果若为特别说明,均为 100 次独立实验结果均值. 表 1 仿真实验默认参数 Table 1 Default parameters of the simulation 参数 默认值 网络区域大小/ m 2 4 伊 10 6 (2000 伊 2000) 仿真运行时间/ s 10000 杆塔间最小间距/ m 90 杆塔数量 35 机器人节点数量 5 静态节点数量 30 中心节点坐标 (1000,1000) 中心节点通讯半径,C/ m 1000 静态节点通讯半径,R/ m 120 机器人移动速度/ (m·s - 1 ) 2 运行静止时间,Tpause / s 2000 节点队列长度(消息数) 200 消息长度/ bit 200 消息生成速率/ s - 1 0郾 01 消息失效时间/ s 2000 FAD 容错门限 0郾 9 FAD 历史记录参数 0郾 1 FAD 定时器时限参数 50 4郾 1郾 1 传输策略性能比较分析 在默认仿真参数下,4 种传输算法性能对比如 图 5 所示. 综合图 5 数据知 MPD 算法综合性能优 于其他 3 种传输策略. 默认参数下,MPD 算法在 4 种传输策略中具有最高的传输成功率,最低的数据 传输延迟和适当的网络传输能量损耗(消息平均副 本数). 直接传递算法(direct)中,机器人在沿线路移动 ·1417·