鐵路監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、鐵路運(yùn)輸安全是運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)必須面對(duì)的重要問(wèn)題,我國(guó)大約有三分之二的鐵路處于地質(zhì)條件復(fù)雜、災(zāi)害易發(fā)的中西部山區(qū)。通過(guò)對(duì)大量鐵路事故研究可知,大部分是由于機(jī)車(chē)不能及時(shí)獲取鐵路沿線自然災(zāi)害信息和列車(chē)位置信息而引起的。因此,研究和設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鐵路沿線自然災(zāi)害和列車(chē)定位信息的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)務(wù)之急。這可為安全行車(chē)提供技術(shù)保障,對(duì)于鐵路安全運(yùn)輸具有重要意義。
　　無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)還具有低成本、低功耗、自組織性和獲取與處理數(shù)據(jù)的能力強(qiáng)的特點(diǎn)。與

2、有線模式相比,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備成本,維護(hù)升級(jí),穩(wěn)定可靠等方面都具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)。在社會(huì)生產(chǎn)生活領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景,本文正是在這一背景下開(kāi)展了鐵路監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。
　　論文利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可快速部署和組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì),建立了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)上層信息傳輸平臺(tái),用于實(shí)現(xiàn)列車(chē)定位和鐵路沿線信息的采集和傳輸。匯聚節(jié)點(diǎn)管理和收集簇內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)信息,經(jīng)上層無(wú)線信息傳輸平臺(tái)發(fā)送到車(chē)載匯聚節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控中心。車(chē)載計(jì)算機(jī)

3、和監(jiān)控中心服務(wù)器對(duì)車(chē)載匯聚節(jié)點(diǎn)接收的信息進(jìn)行處理、計(jì)算出沿線列車(chē)的追蹤間隔,并對(duì)影響運(yùn)輸安全的信息給出預(yù)警,通知采取預(yù)防措施起到預(yù)防鐵路事故發(fā)生的作用。
　　論文主要做了以下幾個(gè)方面的研究工作:
　　(1)論文在研究國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,指出了研究中面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)。通過(guò)閱讀大量文獻(xiàn)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和ZigBee技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　(2)在分析鐵路監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)內(nèi)容和功能需求的基礎(chǔ)上,探索

4、性設(shè)計(jì)了分層型無(wú)線傳感器網(wǎng)信息傳輸平臺(tái)。上層信息傳輸平臺(tái)由交叉部署在鐵路沿線的地面匯聚節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,用于完成對(duì)列車(chē)的定位以及鐵路沿線監(jiān)測(cè)信息的收集與傳輸。
　　(3)對(duì)鐵路監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)模型進(jìn)行了改進(jìn),使之滿(mǎn)足連通性和覆蓋性要求。按照匯聚節(jié)點(diǎn)完成的功能要求,設(shè)計(jì)了匯聚節(jié)點(diǎn)硬件和軟件。
　　(4)通過(guò)對(duì)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)定位算法以及列車(chē)定位方法進(jìn)行研究,提出了里程計(jì)和無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組合列車(chē)定位方案。通過(guò)建立采用理想化模型對(duì)定位

5、方法進(jìn)行了定量分析,給出了定位的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。由于時(shí)間緊促,論文中僅提出了進(jìn)一步提高無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)定位精確度的方法,并未進(jìn)行驗(yàn)證。
　　(5)引入能耗模型和時(shí)延計(jì)算公式,從理論上對(duì)平面型和層次型兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)功耗與時(shí)延性能進(jìn)行了定量分析,并給出了分析結(jié)果。
　　論文重點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型和定位技術(shù)方面做了有益的探索性研究。鐵路監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),涉及的研究方向和內(nèi)容廣泛,由于研究時(shí)間的限制,