[发明专利]一种用于铁路交通的无线传感网的拓扑控制方法

权利要求书

1.一种用于铁路交通的无线传感网的拓扑控制方法，其特征在于，具体如 下：

首先将需要传递列车行车信息的铁路沿线区域分为若干个区段，在每个区 段设立一个汇聚节点；

根据具体区段内需要布置的无线节点总数N以及铁路状况，将该区段再进 一步分为长度均为l的M个区域块；

按照每个区域块内所有无线节点消耗总能量的速度r_i与该区域块与汇聚节 点的距离成反比的比例关系，计算出每个区域块所需要布置的无线节点数n_i， 进而计算出各区域块内无线节点件的间距d_i，d_i＝1/n_i；

按照间距d_i将无线节点均匀布置在各区域块中间，给每个无线节点顺序配 置ID号；

在区段内每隔距离L设置一个工作节点，其他的无线节点处于休眠状态， 无线节点以区域块为单位进行工作/休眠状态轮换；

区段内所有无线节点均通过区段内的汇聚节点与列车安全运行控制中心进 行通信。

2.根据权利要求1所述的一种用于铁路交通的无线传感网的拓扑控制方 法，其特征在于：所述汇聚节点有两种通信模式：一种为短距离无线通信模 式，用于和该区段中的无线节点进行通信；另一种为长距离无线通信或有线通 信模式，用于连接到外部网络；同区段中所有无线节点都将信息传递到汇聚节 点，汇聚节点再连接到外部网络与列车安全运行控制中心进行信息交流。

3.根据权利要求1所述的一种用于铁路交通的无线传感网的拓扑控制方 法，其特征在于：所述汇聚节点设置在其所属区段的中点位置。

4.根据权利要求1所述的一种用于铁路交通的无线传感网的拓扑控制方 法，其特征在于：所述在区段内每隔距离L设置一个工作节点，其他的无线节 点处于休眠状态，其方法具体为：将区段中ID号为1的无线节点首先设为工 作节点，以后每隔距离L再设置下一个工作节点，工作节点之间的其它无线节 点则进入休眠状态；在选定一个工作节点之后，在距离这个工作节点L处的地 方可能没有无线节点，此时则选取距离这个工作节点距离最接近L的无线节点 作为下一个工作节点。

5.根据权利要求1所述的一种用于铁路交通的无线传感网的拓扑控制方 法，其特征在于：所述距离L为令(ad^α+b)gl/d结果最小的d值，其中 d为每一跳之间的距离，b为单个无线接收信号所消耗的能量，α为路径衰落系 数，a为无线节点发射机的发射系数。

6.根据权利要求1所述的一种用于铁路交通的无线传感网的拓扑控制方 法，其特征在于：所述无线节点以区域块为单位进行工作/休眠状态轮换的工作 /休眠状态轮换机制为：

在设置好工作节点和休眠节点之后，区段内所有的无线节点内部的计时器 同时开始计时；

工作节点负责转发所属区段内上一跳工作节点传过来的信息，休眠的无线 节点则关闭接收机和发射机，等候自己工作时间的到来；

每隔时间T进行一次工作节点的轮换，上一轮的工作节点将选取所述区域 块内的下一个无线节点作为新一轮的工作节点，其自身进入休眠状态。

7.根据权利要求6所述的一种用于铁路交通的无线传感网的拓扑控制方 法，其特征在于：工作节点工作了一段时间T后，将会进入休眠状态，但并不 是马上进入休眠，而是会处于时间长度为t的离休眠状态，t小于T，此时要 进行工作节点的轮换，轮换以区域块为单位，处于离休眠状态的ID号为i的 工作节点的会发出轮换信息，准备选择ID号为i+1的无线节点作为下一个工 作节点，如果在t时间段内i+1号无线节点苏醒，则马上会收到i号无线节点 的轮换信息，并返回确认信息给i号无线节点，在t周期结束后i号无线节点 会进入休眠状态，i+1号无线节点成为新的工作节点，同时向附近的刚从休眠 苏醒的无线节点发送信息，告知其无线节点重新进入休眠状态；如果在t周期 内i号无线节点收不到i+1号无线节点苏醒所发的确认信息，则下一个T周期 内i号无线节点仍为工作节点。