[发明专利]一种基于农业区块链物联网感知层节点的信用评估系统

权利要求书

1.一种基于区块链的农业物联网感知层节点的信用评估系统，应用于农业物联网传感器网络中，其特征在于，包括感知层节点信用度评估管理系统和融合节点定位系统；

所述农业物联网传感器网络包括：若干感知层节点、若干簇节点和至少一个基节点；

所述感知层节点用于对所处农业生产环境中的环境因素进行数据采集，并通过无线数据链路方式与簇节点建立通信连接；

所述簇节点用于收集每一个处于隶属集合中的感知层节点上传的数据，并按照预设系统对所收集到的数据进行处理与保存，所述簇节点通过无线数据链路方式与基节点建立通信连接；

所述基节点用于收集每一个处于隶属集合中的簇节点上传的数据，并能向簇节点发送数据包和执行程序；

所述感知层节点信用度评估管理系统用于对农业物联网传感器网络中每一个感知层节点的节点进行信用度评估并得到受检节点的信用度值§，通过检验信用度值§是否处在置信域来判断受检节点是否为坏节点；

所述融合节点定位系统对农业物联网传感器网络中每一个节点的ID和物理坐标进行定位并汇总更新；当农业物联网传感器网络中出现信用坏节点时，通过融合节点定位系统对该信用坏节点的ID和物理坐标进行精准定位；

所述融合节点定位系统包括基于信号传递时间TOF的测距系统、基于接收信号强度指示RSSI的测距系统和基于节点对节点测距推测的距离-坐标定位系统；所述TOF测距系统用于测量基节点到每一个处于隶属集合中的簇节点之间的距离，所述RSSI测距系统用于测量簇节点到每一个处于隶属集合中的感知层节点之间的距离，所述距离-坐标定位系统能通过输入节点到节点之间的距离信息推断节点之间的位置关系和坐标定位；

所述TOF测距系统用于对基节点和每一个处于隶属集合中的簇节点之间进行TOF测距操作，所述TOF测距操作步骤包括：

S1在基节点和每一个簇节点中分别设置卫星授时模块；

S2通过卫星授时模块输出的时基同步信号将基节点和簇节点的内部时钟进行校准对齐；

S3在完成内部时钟进行校准对齐后，基节点向簇节点发起信号传递时间测量指令：

S4控制基节点向每一个簇节点发送Prime数据包，Prime数据包中包括：命令发起时间戳t_start和命令发出时间戳t_tx1；

S5簇节点在接收到基节点发出的Prime数据包后，向基节点返回一个应答ACK数据包，ACK数据包中包括：命令接收时间戳t_rx2、命令执行时间戳t_cor2、应答发起时间戳t_tat2和应答发出时间戳t_tx2；

S6基节点在接收到簇节点发出的应答ACK数据包后，会将接收到ACK数据包的时间点记录入应答接收时间戳t_rx1中，将应答ACK数据包解码完成的时间点录入应答解码时间戳t_cor1；

S7在信号传递时间测量指令完成后，基节点将结束时间点录入时测完成时间戳t_stop；

S8基节点通过命令发起时间戳t_start和时测完成时间戳t_stop做差运算得出时测花费时长t_tot1；

S9基节点通过时测计算公式t_tof＝(t_tot1-t_tx1-t_rx1-t_cor1-t_tat2-t_tx2-t_rx2-t_cor2)/2得到时测时间t_tof；

S10通过时测距离计算公式：Dis＝V*t_tof，其中，ε为介质电容率，μ为介质磁导率，得到基节点到簇节点的距离Dis；

S11执行上述步骤，通过簇节点向基节点发送Prime数据包，基节点向簇节点返回应答ACK数据包，得到簇节点到基节点的距离Bis；

S12通过公式D_f＝(Dis+Bis)/2得到簇节点与基节点之间的均值距离D_f；

S13通过S1至S12步骤计算每一个簇节点与基节点之间的均值距离D_fi；

所述RSSI测距系统用于对簇节点和每一个处于隶属集合中的感知层节点之间进行RSSI测距操作，所述RSSI测距操作步骤包括：

A1将感知层节点和簇节点放置在单位距离测定单位距离的信号衰减强度σ；

A2通过基节点向簇节点发送RSSI测距信号；

A3簇节点接收RSSI测距信号并将信号强度大小告知基节点；

A4通过TOF测距操作确定信号强度为的基节点与簇节点之间的均值距离D_f；

A5通过环境衰减因子计算公式D_r＝D_f计算环境衰减因子ρ；

A6簇节点向每一个处于隶属集合中的感知层节点发送RSSI测距信号；

A7感知层节点接收RSSI测距信号并将信号强度大小告知簇节点；

A8簇节点通过RSSI距离计算公式：确定簇节点到感知层节点的距离D_r，其中，ABS(*)为求数据绝对值函数，为接收节点的接收信号强度，σ单位距离的信号衰减强度，ρ为环境衰减因子；

A9通过A1至A8步骤计算每一个簇节点与感知层节点之间的距离D_ri；

所述距离-坐标定位系统通过距离定位为节点建立坐标定位，所述距离定位步骤包括：

R1以基节点为坐标原点建立三维基节坐标系，基节点坐标为(0，0，0)；

B2选定两个簇节点作为锚节点A和锚节点B，并人工测得坐标值，坐标分别为(x_a，y_a，z_a)和(x_b，y_b，z_b)；

B3通过TOF测距系统/RSSI测距系统测得待测节点D到基节点、锚节点A和锚节点B之间的距离D_fDA，D_fDB和D_fDO，其中，当待测节点D为簇节点时选择TOF测距系统，当待测节点D为感知层节点时选择RSSI测距系统；

B4通过方程：

可求得待测节点D的坐标(x_d，y_d，z_d)；

B5通过B1至B5步骤分别计算对每一个簇节点和感知层节点的坐标。