基于能量采集的铁路沿线WSN路由算法研究
发布时间：2021-01-25 08:44
随着我国高速铁路的迅速发展,对列车运行环境的安全性和稳定性提出了更高的要求。目前,我国列车运行环境监测系统的数据传输仍使用的是有线网络,其成本高且建设维护难度大的特点,不利于在铁路沿线大面积部署和对环境恶劣区域实时监测。无线传感器网络（Wireless sensor network,WSN）具有覆盖区域广、自组织、功耗低、检测精度高、无需布线等特点,既能满足对铁路沿线覆盖范围内所需的所有物理量进行实时监测,又可以降低系统的建设成本和维护难度,从而有效满足列车运行环境监测系统的需求。但是传统WSN节点是由电池供电,电池容量的限制已成为制约WSN发展的重要因素,所以节点可以从环境中采集能量供自身使用的能量采集WSN应运而生,其有效缓解了节点节能和提升网络性能之间的矛盾。本文针对铁路沿线环境下的WSN路由算法进行研究,以能量采集WSN和线型WSN为理论基础,设计了一个基于太阳能采集的铁路沿线WSN能量高效路由算法,通过仿真分析,证明了本文所提算法的优越性。论文主要内容和成果如下:（1）能量采集WSN和线型WSN研究。深入分析了能量采集WSN和线型WSN的特性以及典型的路由算法,分析表明:能量...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文主要内容及章节安排
2 基于能量采集的线型WSN路由算法
2.1 无线传感器网络概述及特征
2.1.1 无线传感器网络概述
2.1.2 无线传感器网络特征
2.2 能量采集WSN路由算法
2.2.1 能量采集技术概述
2.2.2 能量采集WSN特性分析
2.2.3 能量采集WSN路由算法研究
2.3 太阳能能量采集WSN节点研究
2.3.1 太阳能能量特性
2.3.2 太阳能能量采集WSN节点系统结构
2.3.3 太阳能能量采集模型
2.4 线型WSN路由算法
2.4.1 线型WSN特性分析
2.4.2 线型WSN路由算法研究
2.5 本章小结
3 基于太阳能采集的铁路沿线WSN能量高效路由算法
3.1 铁路沿线WSN网络分析
3.1.1 铁路沿线WSN需求分析
3.1.2 铁路沿线WSN网络架构
3.2 系统模型
3.2.1 节点部署模型
3.2.2 无线通信能耗模型
3.2.3 太阳能能量采集模型
3.3 基于太阳能采集的铁路沿线WSN能量高效路由算法详述
3.3.1 传输阈值的选取
3.3.2 分簇与簇首选举机制
3.3.3 数据传输机制
3.3.4 算法步骤与流程
3.4 本章小结
4 算法仿真结果与分析
4.1 仿真参数设置
4.2 仿真结果与分析
4.2.1 分簇对网络性能的影响
4.2.2 传输阈值对网络性能的影响
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]WSN中基于改进粒子群优化算法的分簇路由协议[J]. 武小年,张楚芸,张润莲,孙亚平. 通信学报. 2019(12)
[2]无线传感器骨干网络路由算法[J]. 周新莲,朱泽鹏. 吉林大学学报(理学版). 2019(02)
[3]无线传感器网络的太阳能供电系统设计[J]. 孙滋昂,郑紫微,季克宇. 无线通信技术. 2018(04)
[4]认知无线传感器网络分簇路由协议综述[J]. 王继红,石文孝. 通信学报. 2018(11)
[5]基于虚拟力的WSN节点优化部署算法[J]. 李翠然,谢健骊,张昌西,张华卫. 铁道学报. 2018(09)
[6]矿井WSN自适应能量有效及能耗均衡的数据收集方法[J]. 胡长俊,袁树杰. 北京邮电大学学报. 2018(02)
[7]一种无线传感器网络能量感知路由协议[J]. 马礼,朱大文,马东超,傅颖勋,张永梅. 计算机工程. 2017(12)
[8]基于能量均衡高效WSN的LEACH协议改进算法[J]. 黄利晓,王晖,袁利永,曾令国. 通信学报. 2017(S2)
[9]线性无线传感器网络能耗均衡算法[J]. 王元平,鲍宇,倪尧,胡媛. 小型微型计算机系统. 2016(12)
[10]中国高速铁路建设项目一体化管理模式研究与实践[J]. 卢春房. 铁道学报. 2016(11)
博士论文
[1]高速列车运营环境监测无线传感器网络研究[D]. 端嘉盈.中国铁道科学研究院 2017
[2]可充电无线传感器网络能耗模型及充电策略研究[D]. 丁煦.合肥工业大学 2015
[3]采用环境能量的自供电无线传感器网络关键技术研究[D]. 吴寅.南京航空航天大学 2013
硕士论文
[1]基于能量感知的无线传感器网络路由算法研究[D]. 程园.华东交通大学 2018
[2]能量收集无线传感器网络吞吐量的分析与优化设计[D]. 丛焓冰.哈尔滨工业大学 2018
[3]能量采集型无线传感网中分簇路由协议设计[D]. 李俊伶.北京邮电大学 2016
[4]不同无线传感网络环境下的分簇路由算法研究[D]. 白永红.南京邮电大学 2014
[5]具有能量补给的无线传感器网络分簇路由算法研究[D]. 张玉娟.中南大学 2011
本文编号：2998935
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文主要内容及章节安排
2 基于能量采集的线型WSN路由算法
2.1 无线传感器网络概述及特征
2.1.1 无线传感器网络概述
2.1.2 无线传感器网络特征
2.2 能量采集WSN路由算法
2.2.1 能量采集技术概述
2.2.2 能量采集WSN特性分析
2.2.3 能量采集WSN路由算法研究
2.3 太阳能能量采集WSN节点研究
2.3.1 太阳能能量特性
2.3.2 太阳能能量采集WSN节点系统结构
2.3.3 太阳能能量采集模型
2.4 线型WSN路由算法
2.4.1 线型WSN特性分析
2.4.2 线型WSN路由算法研究
2.5 本章小结
3 基于太阳能采集的铁路沿线WSN能量高效路由算法
3.1 铁路沿线WSN网络分析
3.1.1 铁路沿线WSN需求分析
3.1.2 铁路沿线WSN网络架构
3.2 系统模型
3.2.1 节点部署模型
3.2.2 无线通信能耗模型
3.2.3 太阳能能量采集模型
3.3 基于太阳能采集的铁路沿线WSN能量高效路由算法详述
3.3.1 传输阈值的选取
3.3.2 分簇与簇首选举机制
3.3.3 数据传输机制
3.3.4 算法步骤与流程
3.4 本章小结
4 算法仿真结果与分析
4.1 仿真参数设置
4.2 仿真结果与分析
4.2.1 分簇对网络性能的影响
4.2.2 传输阈值对网络性能的影响
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]WSN中基于改进粒子群优化算法的分簇路由协议[J]. 武小年,张楚芸,张润莲,孙亚平. 通信学报. 2019(12)
[2]无线传感器骨干网络路由算法[J]. 周新莲,朱泽鹏. 吉林大学学报(理学版). 2019(02)
[3]无线传感器网络的太阳能供电系统设计[J]. 孙滋昂,郑紫微,季克宇. 无线通信技术. 2018(04)
[4]认知无线传感器网络分簇路由协议综述[J]. 王继红,石文孝. 通信学报. 2018(11)
[5]基于虚拟力的WSN节点优化部署算法[J]. 李翠然,谢健骊,张昌西,张华卫. 铁道学报. 2018(09)
[6]矿井WSN自适应能量有效及能耗均衡的数据收集方法[J]. 胡长俊,袁树杰. 北京邮电大学学报. 2018(02)
[7]一种无线传感器网络能量感知路由协议[J]. 马礼,朱大文,马东超,傅颖勋,张永梅. 计算机工程. 2017(12)
[8]基于能量均衡高效WSN的LEACH协议改进算法[J]. 黄利晓,王晖,袁利永,曾令国. 通信学报. 2017(S2)
[9]线性无线传感器网络能耗均衡算法[J]. 王元平,鲍宇,倪尧,胡媛. 小型微型计算机系统. 2016(12)
[10]中国高速铁路建设项目一体化管理模式研究与实践[J]. 卢春房. 铁道学报. 2016(11)
博士论文
[1]高速列车运营环境监测无线传感器网络研究[D]. 端嘉盈.中国铁道科学研究院 2017
[2]可充电无线传感器网络能耗模型及充电策略研究[D]. 丁煦.合肥工业大学 2015
[3]采用环境能量的自供电无线传感器网络关键技术研究[D]. 吴寅.南京航空航天大学 2013
硕士论文
[1]基于能量感知的无线传感器网络路由算法研究[D]. 程园.华东交通大学 2018
[2]能量收集无线传感器网络吞吐量的分析与优化设计[D]. 丛焓冰.哈尔滨工业大学 2018
[3]能量采集型无线传感网中分簇路由协议设计[D]. 李俊伶.北京邮电大学 2016
[4]不同无线传感网络环境下的分簇路由算法研究[D]. 白永红.南京邮电大学 2014
[5]具有能量补给的无线传感器网络分簇路由算法研究[D]. 张玉娟.中南大学 2011
本文编号：2998935
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