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高速铁路中无线传感器网络的QoS与路由研究
| 论文题名： | 高速铁路中无线传感器网络的QoS与路由研究 |
| 关键词： | 高速铁路;无线传感器网络;路由算法;服务质量;综合评价;环境监测 |
| 摘要： | 当前，高速铁路由于其速度快、污染小、舒适性高和快捷准时等特点，逐渐成为我国铁路运输的主力军，然而其高速性的特点也对列车运营环境的监测提出了更高的要求。最近几年，无线传感器网络良好的环境监测能力和可远程监控等特点，被广泛引用于多个领域。鉴于以上两点，将无线传感器网络应用关于高速铁路中环境的监测是一个有实际意义的话题。针对无线传感器网络的QoS研究，现有的文献大都是针对一般的传感网络，没有结合具体的应用场景，因而不适合直接应用于高速铁路环境中。此外，对于无线传感器网络中路由的研究，已有的研究工作大多从优化单个指标出发来寻找可行最优解，如最大化网络生存期，最短路由路径，能量负载均衡等，这些都没有考虑到指标间的相互制约关系。本文结合高速铁路的环境特点选择能够反映网络性能的QoS指标，并构建适用于高速铁路的QoS评价指标体系。考虑轨道沿线和典型场景中节点部署方式的不同，分别研究了两种场景下的高速铁路中无线传感器网络的路由算法。 本文的主要研究工作如下： 第一章，介绍将无线传感器网络应用于高速铁路的意义以及相关工作的研究现状。 第二章，分析高速铁路中无线传感器网络的节点部署特点和环境监测中对无线传感器节点类型的需求。然后，从网络性能和网络性价比两者结合的角度，选择针对高速铁路环境中无线传感器网络QoS的性能指标，并根据指标间的相互关系构建一个较为完善的指标体系。最后，利用层次分析法给出指标间的量化关系。 第三章，基于高速铁路中轨道沿线和典型场景中节点部署方式的不同，分别对这两种场景下的无线传感器网络路由选择问题进行研究。针对轨道沿线，沿轨道部署的节点近似构成一个线型的网络，文中给出线型网络下多种不同的节点部署和路由方法，然后，基于QoS评价指标体系，对给出的几种方法进行综合评价，并给出适合轨道沿线的节点部署和路由方法。针对典型场景，节点部署为无规律区域型的网络，在该网络中考虑同时满足多个指标优化的路由选择问题，将多目标约束构造为一个待优化的目标函数，然后，通过改进的蚁群算法进行求解。最后通过实验仿真说明所给方法的具有良好的网络性能。 第四章，对本文的研究工作进行总结，并对后续的研究工作进行展望。 |
| 作者： | 韩宗源 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 贾新春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山西大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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