农业大棚环境复杂，其中栽培的植株和工作人员的频繁走动会使无线信号产生较强的阴影衰落；大棚天沟水槽同时需要监测的植株数量庞大，所需传感器数量很多，组成的无线传感器网络规模很大，由此对农业大棚WSN监测系统的实时性、可靠性和能耗提出了严格的要求。而路由协议是影响无线传感器网络性能的决定性因素，因此设计一种满足农业大棚监测需求的高性能路由协议对提高大棚农产品的生产效率具有重要意义。
首先，论文分析了无线传感器网络的体系结构和发展现状，并针对农业大棚WSN监测系统的任务需求和特性，提出了该大棚监测系统的总体框架，构建了农业大棚WSN监测系统。
其次，实地测量了2.4GHz无线射频信号在楼道走廊环境下和农业大棚环境下的数据传输特性和路径损耗特性。针对农业大棚中植株的遮挡和人员走动的干扰影响，引入了卡尔曼滤波对原始测量数据进行降噪处理，并对降噪后的数据进行线性拟合分析和建模。通过大棚几字钢对两种环境下WSN信道的传播模型和测试监测系统实验现象的分析，发现了现有WSN监测系统的性能缺陷，为完善农业大棚WSN监测系统提供了理论依据。
最后，针对农业大棚WSN监测系统出现的性能缺陷：网络中节点负载不均衡、节点间链路质量差和数据包传输时延较严重，提出了一种新的基于蚁群算法汇聚树路由协议ACA-CTP(AntcolonyAlgorithmCollectionTreeProtocol)。该算法将蚂蚁信息素、节点间链路质量以及数据包传输时延这三个QoS度量参数作为算法优化因子，改进蚁群算法的路径概率选择策略，并将改进后的蚁群算法与CTP路由协议相结合，在TinyOS平台上使用nesC语言实现该路由协议。新的ACA-CTP路由协议利用改进后蚁群算法的全局寻优能力和快速收敛性，卡膜槽在源节点和目的节点间快速选择最优路由路径，保证监测数据准确的传输。运用TOSS工M仿真器对该路由协议的仿真结果表明：该算法延长了网络生存周期，降低了数据包传输时延和网络丢包率。
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