【摘要】：隨著我國高速鐵路的跨越式發(fā)展,我國已經(jīng)擁有了全世界最大規(guī)模以及最高運營速度的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)。高速鐵路在大幅度縮短旅客的旅行時間,對沿線地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展起到推進(jìn)作用的同時,高速鐵路安全問題也日益突出。為了保障高速鐵路的安全運行,提出了利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)對高速鐵路軌道沿線進(jìn)行實時監(jiān)控,從而保證列車的安全運行。WSN相比其他監(jiān)測系統(tǒng)具有低成本,自組織性以及準(zhǔn)確獲取和快速處理數(shù)據(jù)的能力等特點。相比于以往的有線監(jiān)測系統(tǒng),WSN在應(yīng)用領(lǐng)域與后期維護(hù)成本、穩(wěn)定性等方面都具有很大優(yōu)勢。本文正是在這一背景下對高速鐵路沿線的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究。本論文主要針對線型一維WSN節(jié)點部署展開研究,以線型WSN、節(jié)點覆蓋及能量均衡技術(shù)作為理論研究技術(shù),建立了適用于高速鐵路沿線的線型WSN模型,基于此模型,將改進(jìn)后的蟻群路由算法用于WSN節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸,以實現(xiàn)對鐵路沿線的有效監(jiān)控。論文主要內(nèi)容和研究成果如下:(1)首先針對線型WSN節(jié)點優(yōu)化部署和均衡網(wǎng)絡(luò)整體能耗等問題展開研究。對現(xiàn)有無線傳感器節(jié)點部署策略主要適用于平面型網(wǎng)絡(luò),并不適用于高速鐵路沿線的環(huán)境與沿線需要的情況,并考慮到現(xiàn)有的線型WSN部署策略由于“能量空洞”所帶來的問題會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點雖然能夠采集到數(shù)據(jù)但是不能進(jìn)一步傳遞給sink節(jié)點。針對上述問題,論文對現(xiàn)有的線型WSN節(jié)點部署策略進(jìn)行了改進(jìn)。首先分析了不同組內(nèi)的節(jié)點能耗特征,提出在軌道兩端使用雙sink節(jié)點、節(jié)點聚集組之間均勻部署,在每個組內(nèi)分配不同數(shù)目的節(jié)點來解決網(wǎng)絡(luò)能耗失衡的問題。此外,本文提出了線型雙sink節(jié)點的WSN部署策略,通過在一段軌道兩端部署雙sink節(jié)點并采用非均勻分組的方式部署傳感器節(jié)點,滿足了各節(jié)點無縫覆蓋監(jiān)測WSN優(yōu)化部署模型。(2)針對高速鐵路沿線無線傳輸需求,傳統(tǒng)的蟻群路由算法收斂速度較慢、高速鐵路沿線WSN節(jié)點需要將采集到的數(shù)據(jù)快速傳遞給sink節(jié)點,因此論文提出了基于精英策略的相遇蟻群路由算法解決高速鐵路沿線環(huán)境下能耗均衡以及路由快速建立的問題。仿真結(jié)果表明,提出的改進(jìn)蟻群路由算法降低了路由建立的速度、提高了算法的運行速度、有效地延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期。(3)通過仿真結(jié)果表明,高速鐵路沿線部署策略不論在覆蓋性能還是在網(wǎng)絡(luò)能耗均衡及網(wǎng)絡(luò)生命周期等方面,明顯優(yōu)于其他同類線型部署策略,從而保證了WSN服務(wù)于高速鐵路的需要。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【圖文】：

圖 1.1 論文結(jié)構(gòu)框架1章主要介紹了課題的研究背景和意義，與此同時分析了課題國內(nèi)外的研的 WSN 部署策略進(jìn)行了總結(jié)，指出了研究線型 WSN 部署策略的目的與過分析線型 WSN 部署策略，提出了本文策略的總體設(shè)計思路及論文框架

WSN結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2720052