低功耗铁路无线传感器网络的设计与实现

发布时间:2020-07-26 12:08
【摘要】:随着物联网的概念的不断发展,结合行业应用特性的无线传感器研究项目近年来也在不断发展。铁路低功耗无线传感器的研究,主要的目的是适应铁路行业无线监控需求。铁路沿线应用无线监控技术,相比于其传统的有线监控方式,一方面可以降低线路施工和维护成本;另一方面也通过无线传感器网络的“密集监控”特性,保证了线路的安全稳定运行。文章首先分析了铁路应用无线传感器网络的行业背景和行业应用特点。而后,对无线传感器组网技术,特别是其中的定位技术展开了深入的探讨。进而,提出了关于铁路行业无线传感器组网的相应解决方案。在解决方案的设计上,自主研发了一套适用于“线型”、“高工作密度”下的无线传感器网络架构,并完成了系统的软硬件和协议栈的设计。在硬件设计过程中,对无线传感器射频参数的设计过程进行了展开分析,介绍了射频参数设计和仿真的一些经验。在定位测距方面,对基于接收信号场强强度的铁路轨道沿线测距定位模型的设计过程,进行了着重的阐述。最后,针对协议本身及无线传感器节点的硬件设计,进行了测试,并对测试结果做出分析,提出了改进的想法。项目实现了开题时所规划制定的研发规格要求,在吸纳传统无线传感器设计思路的基础上,提出了具有自身行业应用特点的自组网解决方案。达到了低成本、低功耗、高可靠性的设计初衷。在铁路沿线的无线传感器定位方面,提出了较高适用性的散射补偿模型。另外,通过灵活的协议机制,例如:“链路监听”和“心跳包链表”等,解决了无线传感器线型组网所带来的功耗上升和功耗失衡问题。
【学位授予单位】:天津财经大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP212.9;TN929.5

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