鐵路監(jiān)測無線傳感器網絡的關鍵技術研究.pdf

1、鐵路運輸安全是運營管理部門必須面對的重要問題,我國大約有三分之二的鐵路處于地質條件復雜、災害易發(fā)的中西部山區(qū)。通過對大量鐵路事故研究可知,大部分是由于機車不能及時獲取鐵路沿線自然災害信息和列車位置信息而引起的。因此,研究和設計實時監(jiān)測鐵路沿線自然災害和列車定位信息的無線傳感器網絡是當務之急。這可為安全行車提供技術保障,對于鐵路安全運輸具有重要意義。
　　無線傳感器節(jié)點還具有低成本、低功耗、自組織性和獲取與處理數據的能力強的特點。與

2、有線模式相比,無線傳感器網絡在設備成本,維護升級,穩(wěn)定可靠等方面都具有相當優(yōu)勢。在社會生產生活領域具有非常廣泛的應用前景,本文正是在這一背景下開展了鐵路監(jiān)測無線傳感器網絡的關鍵技術進行研究。
　　論文利用無線傳感器網絡可快速部署和組網的優(yōu)勢,建立了無線傳感器網絡上層信息傳輸平臺,用于實現列車定位和鐵路沿線信息的采集和傳輸。匯聚節(jié)點管理和收集簇內無線傳感器節(jié)點的監(jiān)測信息,經上層無線信息傳輸平臺發(fā)送到車載匯聚節(jié)點和監(jiān)控中心。車載計算機

3、和監(jiān)控中心服務器對車載匯聚節(jié)點接收的信息進行處理、計算出沿線列車的追蹤間隔,并對影響運輸安全的信息給出預警,通知采取預防措施起到預防鐵路事故發(fā)生的作用。
　　論文主要做了以下幾個方面的研究工作:
　　(1)論文在研究國內外文獻基礎上,指出了研究中面臨的技術挑戰(zhàn)和應用相關的技術。通過閱讀大量文獻對無線傳感器網絡的體系結構和ZigBee技術進行了研究。
　　(2)在分析鐵路監(jiān)測無線傳感器網絡監(jiān)測內容和功能需求的基礎上,探索

4、性設計了分層型無線傳感器網信息傳輸平臺。上層信息傳輸平臺由交叉部署在鐵路沿線的地面匯聚節(jié)點構成,用于完成對列車的定位以及鐵路沿線監(jiān)測信息的收集與傳輸。
　　(3)對鐵路監(jiān)測無線傳感網絡的組網模型進行了改進,使之滿足連通性和覆蓋性要求。按照匯聚節(jié)點完成的功能要求,設計了匯聚節(jié)點硬件和軟件。
　　(4)通過對無線傳感器節(jié)點定位算法以及列車定位方法進行研究,提出了里程計和無線傳感器節(jié)點組合列車定位方案。通過建立采用理想化模型對定位

5、方法進行了定量分析,給出了定位的絕對誤差和相對誤差。由于時間緊促,論文中僅提出了進一步提高無線傳感器節(jié)點定位精確度的方法,并未進行驗證。
　　(5)引入能耗模型和時延計算公式,從理論上對平面型和層次型兩種網絡結構中的節(jié)點功耗與時延性能進行了定量分析,并給出了分析結果。
　　論文重點在無線傳感器網絡覆蓋模型和定位技術方面做了有益的探索性研究。鐵路監(jiān)測無線傳感器網絡是一個復雜的系統(tǒng),涉及的研究方向和內容廣泛,由于研究時間的限制,