WCN网络在货运列车状态监测中的低功耗算法研究

摘要

要保证铁路重载货运列车安全、可靠、准点运行，必须对其运行过程的危险状态进行实时监控，这就需要一套完整的监测系统。因为列车车辆频繁编解组，所以必须要有一套无线网络监控系统。由于列车车辆的传感器节点电池不易更换，所以必须考虑节点能耗低、通信效率高、负载平衡，从而延长网络的生命周期。
　　 铁路货运列车监控网络的拓扑结构是无线链状网络，无线链状网络是无线网络的一种特殊形式。本文重点研究了无线链状网络的路由方式，对多跳与单跳关系进行了详细的剖析，提出了一种新的算法。这种算法比纯粹的单跳更加节省能量、负载也更加平衡，延长了网络的生存周期。本文通过Matlab工具对这种算法进行了仿真，从能量消耗、低节点能量个数、负载平衡三个方面证明了新算法的优势。本文还介绍传感器节点的软硬设计方法，硬件方面采用了EP9315加CC2431的双核处理器设计方案。EP9315是三星公司的基于ARM920T内核的32微处理器，主要是负责对外围电路采集进来的数据信息进行加工处理，逻辑判断，数据融合等，然后把需要发送的数据送给CC2431模块。EP9315和CC2431可以通过串口方式进行通信，CC2431是Chipeon公司基于8051内核的微处理器，主要负责路由选择、功率控制、数据接收与传送。软件方面，主要是EP9315来运行Linux操作系统，CC3431主要是来运Z-Stack协议栈，相关的应用程序设计方法也进行了简单介绍。