[发明专利]铁路防灾监测无线传输系统路由及数据压缩自适应优化方法

权利要求书

1.一种铁路防灾监测无线传输系统路由及数据压缩自适应优化方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S101：根据铁路防灾监测无线传输系统的架构初始化无线路由矩阵F和节点的数据压缩率矩阵R；

步骤S102：获取当前每个防灾监测传感器节点采集的数据，并对数据进行边缘端预处理和特征分析；

步骤S103：初步判断防灾监测数据内容是否有异常情况；若存在异常情况，进入步骤S104；如不存在异常情况，进入步骤S105；

步骤S104：存在异常情况时，进入异常数据实时优先传输模式：异常节点数据采用低压缩、少分包的模式，以保证异常数据传输的实时性；常规节点数据采用自适应分包压缩；

步骤S105：不存在异常情况时，所有常规节点开启常规数据稳定传输模式，均采用自适应分包压缩。

2.根据权利要求1所述一种铁路防灾监测无线传输系统路由及数据压缩自适应优化方法，其特征在于，步骤S101中：

所述无线路由矩阵F为：

其中，N表示铁路防灾监测无线传输系统中传感器节点的数量，B表示防灾监测数据的汇聚节点，或表示铁路沿线的一个基站节点；f_i,j表示从基站节点i向基站节点j传输的数据量，i＝0,1,2,…,N，j＝1,2,…,B；假设数据向基站方向单向传输，所述无线路由矩阵F为上三角矩阵；

所述数据压缩矩阵R为：

其中，r_i,j表示从基站节点i向基站节点j传输数据链路上采用的数据压缩率，假设数据向基站方向单向传输，所述数据压缩矩阵R为上三角矩阵；其中，压缩率r定义为压缩后的数据量d_com与压缩前数据量d_ori的比值，即：

3.根据权利要求1所述一种铁路防灾监测无线传输系统路由及数据压缩自适应优化方法，其特征在于，步骤S103中，所述异常情况包括暴风/雨/雪、地震或异物侵限。

4.根据权利要求2所述一种铁路防灾监测无线传输系统路由及数据压缩自适应优化方法，其特征在于，步骤S104具体包括：

S104-1确定异常节点的数据传输模式：

(1)计算异常节点监测数据不分包不压缩多跳路由传输的能耗和时延；

(2)计算时延等级最低的多跳传输方式；

(3)选择时延等级相同能耗最均衡的传输方式；

(4)计算步骤(3)所选择的传输方式的能耗是否大于剩余能量，如果是，输出异常数据传输最优路由；如果不是，计算延时等级高一级的传输方式，然后进入步骤(3)，直至输出异常数据传输最优路由；

S104-2常规节点采用自适应分包压缩模式进行传输；

优化目标函数为：

其中，varE_re(t+1)为所有节点t+1时刻剩余能量的方差；为节点i在t+1时刻剩余能量，为所有节点在t+1时刻剩余能量的均值；

其中，节点i在t+1时刻剩余能量为节点i在t时刻剩余能量与消耗能量的差值，即：