[發明專利]軌道交通車輛無源無線傳感器網絡節點組網方法及裝置

在審

• 申請號: 201811178000.5
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN109152099A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 黃雪峰;王洪超;楊冬;關山;龐龍;龔愷
• 申請（專利權）人: 北京新聯鐵集團股份有限公司;北京交通大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W4/06;H04W40/04;H04W40/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種軌道交通車輛無源無線傳感器網絡節點組網方法及裝置，其中，方法包括以下步驟：根據數量、通信距離因素對無源傳感器節點進行分組，每組節點包括一個中心節點和多個子節點，通過不同的網絡號和通信頻段相互獨立，建立分布式無源無線傳感器網絡；通過超幀設計對分布式無源無線傳感器網絡進行時隙調度，執行預設任務；根據分布式無源無線傳感器網絡中節點能量的大小動態選取中心節點，以進行分布式無源無線傳感器網絡的組網和能量均衡；以及將分布式無源無線傳感器網絡中子節點所采集的數據通過中心節點進行匯總，并傳輸至服務器。該方法有效解決節點分布廣泛、組網困難的問題，具有算法簡單易實現、節點功耗低、網絡性能好的優點。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種軌道交通車輛無源無線傳感器網絡節點組網方法及裝置。

背景技術

在合適的情況下，鐵路貨運比道路貨運成本低，亦更節省能源。對軌道交通車輛核心部件進行檢修是保證列車運行安全的重要措施。無線傳感器網絡功耗低、可靠性高、靈活性強的特點使其在車輛健康監測領域有著廣泛的應用。

然而，現有技術中，多數無線傳感器網絡節點完全依賴外部電池供電，存在電池儲能有限，更換電池成本高，廢舊電池污染環境等問題。利用能量收集技術設計無源無線傳感器節點是一種有效的解決方案。

此外，貨運列車車廂上供電設施較少，遠距離的無源無線傳感器節點通過多跳的方式與位于列車首尾網關的通信將大大增加能量的消耗，并加劇能耗分布不均勻，導致部分無源節點負載過重，引發網絡癱瘓，嚴重影響網絡的傳輸效率和穩定性。通過多跳實現組網傳輸的方式不再適用于車輛較長的貨運列車。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種軌道交通車輛無源無線傳感器網絡節點組網方法，具有算法簡單易實現、節點功耗低、網絡性能好的優點。

本發明的另一個目的在于提出一種軌道交通車輛無源無線傳感器網絡節點組網裝置。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種軌道交通車輛無源無線傳感器網絡節點組網方法，包括以下步驟：根據數量、通信距離因素對無源傳感器節點進行分組，每組節點包括一個中心節點和多個子節點，且通過不同的網絡號和通信頻段相互獨立，以建立分布式無源無線傳感器網絡；通過超幀設計對所述分布式無源無線傳感器網絡進行時隙調度，以執行預設任務；根據所述分布式無源無線傳感器網絡中節點能量的大小動態選取所述中心節點，以進行所述分布式無源無線傳感器網絡的組網和能量均衡；以及將所述分布式無源無線傳感器網絡中所述子節點所采集的數據通過所述中心節點進行匯總，并向地面固定基站設備傳輸，以將所述數據傳輸至服務器。

本發明實施例的軌道交通車輛無源無線傳感器網絡節點組網方法，通過對無源傳感器節點進行分組建立分布式無源無線傳感器網絡，并對其進行網絡超幀設計，運用中心節點動態選取算法實現節點同步和組網設計，以完成數據的傳輸，有效解決節點分布廣泛、組網困難的問題，具有算法簡單易實現、節點功耗低、網絡性能好的優點。

另外，根據本發明上述實施例的軌道交通車輛無源無線傳感器網絡節點組網方法還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述通過超幀設計對所述分布式網絡進行時隙調度，進一步包括：通過時分復用將所述分布式無源無線傳感器網絡接入協議，其中，超幀的周期長為10s，且平均分為1000個時隙，每個時隙的時長為10ms。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述時隙按照功能劃分為基站信號監聽時隙、中心節點廣播時隙、中心節點變更時隙、節點數據采集時隙、子節點上行時隙、中心節點上行時隙、能量均衡時隙和休眠時隙。