[发明专利]轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法及装置

说明书

本发明公开了一种轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法及装置，其中，方法包括以下步骤：根据数量、通信距离因素对无源传感器节点进行分组，每组节点包括一个中心节点和多个子节点，通过不同的网络号和通信频段相互独立，建立分布式无源无线传感器网络；通过超帧设计对分布式无源无线传感器网络进行时隙调度，执行预设任务；根据分布式无源无线传感器网络中节点能量的大小动态选取中心节点，以进行分布式无源无线传感器网络的组网和能量均衡；以及将分布式无源无线传感器网络中子节点所采集的数据通过中心节点进行汇总，并传输至服务器。该方法有效解决节点分布广泛、组网困难的问题，具有算法简单易实现、节点功耗低、网络性能好的优点。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法及装置。

背景技术

在合适的情况下，铁路货运比道路货运成本低，亦更节省能源。对轨道交通车辆核心部件进行检修是保证列车运行安全的重要措施。无线传感器网络功耗低、可靠性高、灵活性强的特点使其在车辆健康监测领域有着广泛的应用。

然而，现有技术中，多数无线传感器网络节点完全依赖外部电池供电，存在电池储能有限，更换电池成本高，废旧电池污染环境等问题。利用能量收集技术设计无源无线传感器节点是一种有效的解决方案。

此外，货运列车车厢上供电设施较少，远距离的无源无线传感器节点通过多跳的方式与位于列车首尾网关的通信将大大增加能量的消耗，并加剧能耗分布不均匀，导致部分无源节点负载过重，引发网络瘫痪，严重影响网络的传输效率和稳定性。通过多跳实现组网传输的方式不再适用于车辆较长的货运列车。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法，具有算法简单易实现、节点功耗低、网络性能好的优点。

本发明的另一个目的在于提出一种轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法，包括以下步骤：根据数量、通信距离因素对无源传感器节点进行分组，每组节点包括一个中心节点和多个子节点，且通过不同的网络号和通信频段相互独立，以建立分布式无源无线传感器网络；通过超帧设计对所述分布式无源无线传感器网络进行时隙调度，以执行预设任务；根据所述分布式无源无线传感器网络中节点能量的大小动态选取所述中心节点，以进行所述分布式无源无线传感器网络的组网和能量均衡；以及将所述分布式无源无线传感器网络中所述子节点所采集的数据通过所述中心节点进行汇总，并向地面固定基站设备传输，以将所述数据传输至服务器。

本发明实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法，通过对无源传感器节点进行分组建立分布式无源无线传感器网络，并对其进行网络超帧设计，运用中心节点动态选取算法实现节点同步和组网设计，以完成数据的传输，有效解决节点分布广泛、组网困难的问题，具有算法简单易实现、节点功耗低、网络性能好的优点。

另外，根据本发明上述实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过超帧设计对所述分布式网络进行时隙调度，进一步包括：通过时分复用将所述分布式无源无线传感器网络接入协议，其中，超帧的周期长为10s，且平均分为1000个时隙，每个时隙的时长为10ms。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述时隙按照功能划分为基站信号监听时隙、中心节点广播时隙、中心节点变更时隙、节点数据采集时隙、子节点上行时隙、中心节点上行时隙、能量均衡时隙和休眠时隙。