[發明專利]長大隧道環境下基于分簇無線傳感網絡的列車定位方法

有效

• 申請號: 201710271452.7
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107094288B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 李翠然;謝健驪
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/40;H04W64/00;H04W84/18;H04L29/08
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

1.一種長大隧道環境下基于分簇無線傳感網絡的列車定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對隧道水平分割后展開其上半平面，在實際的三維隧道和展開的二維平面間建立空間映射關系，并以展開的上半平面作為隧道無線傳感網絡WSN部署的目標平面；

S2、在所映射的二維平面上劃分正方形網格，并依據劃分的網格部署無線傳感網節點；定義普通節點、簇頭節點和匯聚節點3種WSN節點；其中，普通節點負責執行目標節點的方位角測量和接收來自目標節點的信息；簇頭節點負責與本簇內的普通節點通信，以及與相鄰的簇頭節點通信；匯聚節點負責接收來自簇頭節點的多跳定位信息，并將此信息傳輸至隧道外的接收設備；

S3、針對列車高速運行和無線收、發傳輸時延差會導致目標節點位置估計出現偏移，對列車運行速度、多普勒頻移及無線收、發傳輸時延差進行參數估計；

S4、利用上述估計后的參數構建偏移前、后的列車位置估算坐標之間的函數關系，以最小二乘法LS為優化工具，得到校正后的列車位置。

2.根據權利要求1所述的長大隧道環境下基于分簇無線傳感網絡的列車定位方法，其特征在于：通過在列車上配置2個串行設置的嵌入式電流傳感器ECS完成對列車運行速度v的估計，并基于列車運行速度v對多普勒頻移f_m和無線收、發傳輸時延差t_m進行估計。

3.根據權利要求1所述的長大隧道環境下基于分簇無線傳感網絡的列車定位方法，其特征在于：上述步驟S4中，采用目標方位角輔助的最小二乘法對列車位置進行估算。

4.根據權利要求1所述的長大隧道環境下基于分簇無線傳感網絡的列車定位方法，其特征在于：上述步驟S2中，基于覆蓋效率及網絡連通度，正方形網格根據考慮了隧道特殊環境的無線鏈路預算理論確定出網格的邊長。

5.根據權利要求1所述的長大隧道環境下基于分簇無線傳感網絡的列車定位方法，其特征在于：上述步驟S2中，依據劃分的正方形網格基于分簇的無線傳感網節點部署為，每簇由4個正方形網格構成，普通節點位于網格中心位置、簇頭節點位于簇中心、匯聚節點節點位于隧道兩端，每個簇內由3個普通節點參與目標定位算法，1個普通節點提供通信冗余。