铁路监测环境下能量采集WSN节点部署研究

发布时间：2024-10-03 03:29

　　高速铁路的快速发展,使我国拥有世界上运行速度最快且里程最长的高速铁路网,给旅客出行带来极大的方便,同时列车运营安全也成为人们越来越关注的问题,列车安全运行的关键就是对列车运营环境进行实时监测。目前,我国铁路环境监测仍使用复杂度高的有线网络进行监测,由于铁路环境大多在偏僻地区,部署繁琐且维护成本高。因此,在铁路环境监测场景中引入无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）。与其它监测系统相比,WSN网络具有动态自组织性、数据处理速度快、稳定性高、部署成本低、兼容性强、可大规模部署等特点。但是,由于WSN节点能量受限,在线型网络中“能量空洞”现象尤为严重,降低了WSN的网络性能。本文主要针对铁路监测环境下WSN节点部署展开研究,以解决簇首能耗不均衡为研究目标,提出一种适用于铁路的带状WSN非均匀优化分簇策略,用于对铁路沿线列车运营情况进行监测。论文主要有以下研究成果:（1）对已有的线型WSN节点部署策略进行分析,针对基于分簇的线型WSN网络簇首能耗不均衡导致的“能量空洞”问题,本文提出带状WSN非均匀优化分簇算法。带状网络按等比数列非均匀分簇的基础上,分析簇首多跳...

【文章页数】：58 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 论文研究内容和主要工作
2 能量采集WSN节点部署技术
    2.1 无线传感器网络(WSN)概述
        2.1.1 WSN网络结构及特点
        2.1.2 WSN关键技术
        2.1.3 WSN未来发展与运用
    2.2 能量采集技术
        2.2.1 太阳能采集
        2.2.2 振动能采集
        2.2.3 风能采集
    2.3 WSN节点部署技术
        2.3.1 WSN节点部署分类
        2.3.2 WSN节点部署算法
        2.3.3 WSN节点部署评价指标
    2.4 本章小结
3 基于铁路的带状WSN非均匀优化分簇研究
    3.1 传统的线型节点部署策略
    3.2 带状WSN非均匀优化分簇算法
        3.2.1 网络模型
        3.2.2 能耗模型
        3.2.3 节点部署策略
        3.2.4 路由协议
    3.3 算法性能仿真与分析
        3.3.1 仿真环境与参数设置
        3.3.2 最优分簇数nopt的选取
        3.3.3 仿真结果分析
    3.4 本章总结
4 能量采集带状WSN非均匀优化分簇研究
    4.1 WCMA太阳能预测算法
        4.1.1 太阳能特性
        4.1.2 WCMA预测算法
    4.2 能量采集WSN非均匀优化分簇算法
        4.2.1 能量采集与预测模型
        4.2.2 簇首权值及更换机制
        4.2.3 性能分析
        4.2.4 仿真结果分析
    4.3 本章小结
5 总结与展望
    5.1 论文工作总结
    5.2 未来研究工作与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：4006701