發(fā)布時間：2020-03-19 01:58

【摘要】：機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織、擴(kuò)展性強(qiáng)、部署方便靈活等特性,可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)有線機(jī)械振動監(jiān)測在密閉、旋轉(zhuǎn)、大位移等應(yīng)用環(huán)境中的不足。機(jī)械振動監(jiān)測所需采樣頻率和采樣精度要求高,將在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量振動數(shù)據(jù),在資源受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行大量數(shù)據(jù)傳輸是一個難題。在多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大及傳輸鏈路的增長使得傳輸信道內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)沖突更加嚴(yán)重,且壓縮了單個節(jié)點(diǎn)有效的數(shù)據(jù)傳輸時間,進(jìn)一步增大了大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y度。對此,可以將機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多跳數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)分配到多個通信信道同時進(jìn)行,提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率。在多跳的機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行多信道數(shù)據(jù)傳輸,需要考慮更多因素,如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇、路由協(xié)議的構(gòu)建、數(shù)據(jù)傳輸信道分配、多跳數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度、大量數(shù)據(jù)傳輸可靠性等。針對以上問題,本文具體研究內(nèi)容如下:(1)基于簇樹結(jié)構(gòu)的多跳網(wǎng)絡(luò)層次路由協(xié)議設(shè)計(jì)。以構(gòu)建高效的多跳網(wǎng)絡(luò)層次路由協(xié)議為目的,通過多級路由作為簇首的形式降低網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜度,利用簇樹網(wǎng)絡(luò)清晰的層次結(jié)構(gòu)為機(jī)械振動采集和傳輸?shù)臅r鐘同步創(chuàng)造了基本條件;采用分布式的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址配置方法,將新入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址計(jì)算分配至各路由節(jié)點(diǎn),同時將網(wǎng)絡(luò)預(yù)置節(jié)點(diǎn)號與分布式網(wǎng)絡(luò)地址分配相結(jié)合,避免現(xiàn)有地址分配方法不能明確網(wǎng)絡(luò)地址與節(jié)點(diǎn)號對應(yīng)關(guān)系的缺點(diǎn);采用分布式路由計(jì)算機(jī)制,簡化多跳網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包路由分發(fā)計(jì)算復(fù)雜度。(2)基于時鐘同步調(diào)度的多信道數(shù)據(jù)傳輸方法。針對傳統(tǒng)單信道傳輸方式在多跳的機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)沖突嚴(yán)重、傳輸速率慢的問題,提出一種時鐘同步調(diào)度的多跳網(wǎng)絡(luò)多信道數(shù)據(jù)傳輸方法。采用信標(biāo)時序補(bǔ)償方式實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)傳輸命令同步觸發(fā);采用父子鏈路時序輪轉(zhuǎn)調(diào)度方式完成網(wǎng)絡(luò)傳輸時序調(diào)度;結(jié)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路質(zhì)量和信道干擾最小化完成網(wǎng)絡(luò)傳輸信道分配;并采用丟包檢測重傳機(jī)制保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性;實(shí)現(xiàn)多跳網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并行傳輸,提高數(shù)據(jù)傳輸速率。(3)機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)集成與多信道傳輸應(yīng)用。在現(xiàn)有機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺上對系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信格式進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì),并結(jié)合C#、.NET平臺進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)集成,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的多跳網(wǎng)絡(luò)層次路由協(xié)議與多信道數(shù)據(jù)傳輸方法的有效性。文章最后對本文工作進(jìn)行了總結(jié),并展望后續(xù)的研究方向。
【圖文】：

并對其進(jìn)行性能測試和應(yīng)用證明其有效性。論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排如圖1.1 所示。圖 1.1 本文的主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排Fig. 1.1 The main content and structural arrangements of this thesis第一章，闡述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于機(jī)械振動監(jiān)測面臨的主要問題，分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸方面的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并指出目前在相關(guān)方面著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和亟待解決的問題。第二章，針對現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議不適用于大數(shù)據(jù)量的機(jī)械振動監(jiān)測應(yīng)用問題，首先分析了常見無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和數(shù)據(jù)路由等方

慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 簇樹結(jié)構(gòu)的多跳網(wǎng)絡(luò)層次路由協(xié)議設(shè)，在通信范圍內(nèi)的所有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都可以直接通信，也可以轉(zhuǎn)發(fā)其點(diǎn)數(shù)據(jù)。依賴網(wǎng)絡(luò)路由算法，節(jié)點(diǎn)可以選擇 1 條或者多條路由進(jìn)行多跳數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的魯棒性，且由于布置為多跳，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)具有的覆蓋面積。然而，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜，在其中進(jìn)行多跳路由查找和路維護(hù)與修復(fù)難度較大，并不適合機(jī)械振動監(jiān)測等需要進(jìn)行大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)臒o感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH113.1;TP212.9;TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2589522