车载无源无线传感器网络自组网方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车载无源无线传感器网络自组网方法及装置，其中，方法包括以下步骤：获取车载无源无线传感器网络中每个节点的邻居节点信息，并建立邻居节点列表；根据邻居节点列表获取上级节点的能量信息，以确定最优上级节点，并且广播每个节点的中继节点地址；根据每个节点的中继节点地址在每个发送节点在第一预设时隙内发送数据后，每个中继节点在第二预设时隙内接收数据，以完成数据传输。该方法基于TSCH同步时隙跳频技术的时隙分配策略，解决了长距离多跳传输丢包问题，并设计了基于能量预测模型的能耗均衡策略，提升了整体能量的利用率。

【技术实现步骤摘要】
车载无源无线传感器网络自组网方法及装置
本专利技术涉及无源无线传感网
，特别涉及一种车载无源无线传感器网络自组网方法及装置。
技术介绍
无线传感器网络以其低功耗功耗、可靠性高、灵活性强的特点使其在车辆健康监测等领域有着广泛的应用。无线传感网络使用电池为传感节点提供能源是一种广泛应用的设计，但是由于无线传感节点的数量多并且广泛的分布没有规律，自身的电池电量也十分有限，传统的电池电源需要不定期的更换电池，这样人力物力代价较大，而且对于某些极端情况下更换电池比较困难。为了解决这一问题，无源无线传感器网络技术被提出，无源无线传感器网络是由具有能量收集能力的传感器节点组成，可以收集环境中的太阳能、风能、振动、热能等能源，转化为电能实现自供电，节省人力物力、绿色环保。无线传感器网络节点的组网技术是保证无线传感器网络通信可靠性和延长网络寿命的重要手段，与传统的使用电池供电的传感网络不同，轨道交通领域中，无源无线传感网收集的能量具有波动性和不确定性，除此之外，其拓扑结构也有单一、多跳路由距离长的特点，所以需要设计合理的组网技术保证通信可靠性。传统的组网技术主要存在以下问题：1、中继节点的选择只考虑了节点剩余能量，并未考虑能量收集功率的变化，造成能量利用效率不高。2、轨道交通中长距离车厢多跳传输容易产生碰撞丢包，造成拥塞致使整体网络瘫痪，并耗尽个别中继节点能量，影响网络寿命。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术的一个目的在于提出一种车载无源无线传感器网络自组网方法，该方法可以提高整体能量的利用率，并有效提高通信的稳定性和可靠性，提高网络寿命，简单易实现。本专利技术的另一个目的在于提出一种车载无源无线传感器网络自组网装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种车载无源无线传感器网络自组网方法，包括以下步骤：获取车载无源无线传感器网络中每个节点的邻居节点信息，并建立邻居节点列表；根据所述邻居节点列表获取上级节点的能量信息，以确定最优上级节点，并且广播所述每个节点的中继节点地址；根据所述每个节点的中继节点地址在每个发送节点在第一预设时隙内发送数据后，每个中继节点在第二预设时隙内接收数据，以完成数据传输。本专利技术实施例的车载无源无线传感器网络自组网方法，基于TSCH同步时隙跳频技术的时隙分配策略，解决了长距离多跳传输丢包问题，并设计了基于能量预测模型的能耗均衡策略，提升了整体能量的利用率，有效解决了无源无线传感节点振动能量收集功率波动变化和节点在车厢间长距离多跳路由容易产生碰撞丢包的问题，从而有效提高通信的稳定性和可靠性，提高网络寿命，简单易实现。另外，根据本专利技术上述实施例的车载无源无线传感器网络自组网方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在获取所述每个节点的邻居节点信息之前，还包括：在每节车厢的车轮轴处部署采集振动数据的传感器节点；通过时钟源向所有传感器节点传输时钟消息；生成并维持时隙表，以根据所述时隙表调度所述每个节点的任务。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：在完成数据传输之后，每个传感器进行收集振动能量恢复电量。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：在完成数据传输之后，由RTC时钟计时，并在眠时隙完成后生成外部中断唤醒节点；在休眠醒来后，将所述RTC时钟的时间作为当前时间，并检测是否满足时隙操作条件。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在节点之间完成一次收发包后，根据数据包的时间戳进行时间同步。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种车载无源无线传感器网络自组网装置，包括：获取模块，用于获取车载无源无线传感器网络中每个节点的邻居节点信息，并建立邻居节点列表；选择模块，用于根据所述邻居节点列表获取上级节点的能量信息，以确定最优上级节点，并且广播所述每个节点的中继节点地址；传输模块，用于根据所述每个节点的中继节点地址在每个发送节点在第一预设时隙内发送数据后，每个中继节点在第二预设时隙内接收数据，以完成数据传输。本专利技术实施例的车载无源无线传感器网络自组网装置，基于TSCH同步时隙跳频技术的时隙分配策略，解决了长距离多跳传输丢包问题，并设计了基于能量预测模型的能耗均衡策略，提升了整体能量的利用率，有效解决了无源无线传感节点振动能量收集功率波动变化和节点在车厢间长距离多跳路由容易产生碰撞丢包的问题，从而有效提高通信的稳定性和可靠性，提高网络寿命，简单易实现。另外，根据本专利技术上述实施例的车载无源无线传感器网络自组网装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：部署模块，用于在获取所述每个节点的邻居节点信息之前，在每节车厢的车轮轴处部署采集振动数据的传感器节点；初始化模块，用于通过时钟源向所有传感器节点传输时钟消息，并生成并维持时隙表，以根据所述时隙表调度所述每个节点的任务。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：能量收集模块，用于在完成数据传输之后，每个传感器进行收集振动能量恢复电量。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：唤醒模块，用于在完成数据传输之后，由RTC时钟计时，并在眠时隙完成后生成外部中断唤醒节点，并在休眠醒来后，将所述RTC时钟的时间作为当前时间，并检测是否满足时隙操作条件。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在节点之间完成一次收发包后，根据数据包的时间戳进行时间同步。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的车载无源无线传感器网络自组网方法的流程图；图2为根据本专利技术一个具体实施例的车载无源无线传感器网络自组网方法的流程图；图3为根据本专利技术一个实施例的车载无源无线传感网部署梯形结构示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的车载无源无线传感网总时隙安排示意图；图5为根据本专利技术一个实施例的车载无源无线传感网PART1时隙分配算法示意图；图6为根据本专利技术一个实施例的车载无源无线传感网PART2时隙分配算法示意图；图7为根据本专利技术一个实施例的车载无源无线传感网PART3时隙分配算法示意图；图8为根据本专利技术一个实施例的车载无源无线传感网中继节点选择算法流程图；图9为根据本专利技术一个实施例的车载无源无线传感器网络自组网装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的车载无源无线传感器网络自组网方法及装置，首先将参照附图描述根据本专利技术实施例提出的车载无源无线传感器网络自组网方法。图1是本专利技术一个实施例的车载无源无线传感器网络自组网方法的流程图。如图1所示，该车载无源无线传感器网络自组网方法包括以下步骤：在步骤S101中，获取车载无源无线传感器网络中每个节点的邻居节点信息，并建立邻居节点列表。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在获取每个节点的邻居节点信息之前，还包括：在每节车厢的车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载无源无线传感器网络自组网方法，其特征在于，包括以下步骤：获取车载无源无线传感器网络中每个节点的邻居节点信息，并建立邻居节点列表；根据所述邻居节点列表获取上级节点的能量信息，以确定最优上级节点，并且广播所述每个节点的中继节点地址；以及根据所述每个节点的中继节点地址在每个发送节点在第一预设时隙内发送数据后，每个中继节点在第二预设时隙内接收数据，以完成数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种车载无源无线传感器网络自组网方法，其特征在于，包括以下步骤：获取车载无源无线传感器网络中每个节点的邻居节点信息，并建立邻居节点列表；根据所述邻居节点列表获取上级节点的能量信息，以确定最优上级节点，并且广播所述每个节点的中继节点地址；以及根据所述每个节点的中继节点地址在每个发送节点在第一预设时隙内发送数据后，每个中继节点在第二预设时隙内接收数据，以完成数据传输。2.根据权利要求1所述的车载无源无线传感器网络自组网方法，其特征在于，在获取所述每个节点的邻居节点信息之前，还包括：在每节车厢的车轮轴处部署采集振动数据的传感器节点；通过时钟源向所有传感器节点传输时钟消息；生成并维持时隙表，以根据所述时隙表调度所述每个节点的任务。3.根据权利要求2所述的车载无源无线传感器网络自组网方法，其特征在于，还包括：在完成数据传输之后，每个传感器进行收集振动能量恢复电量。4.根据权利要求1所述的车载无源无线传感器网络自组网方法，其特征在于，还包括：在完成数据传输之后，由RTC时钟计时，并在眠时隙完成后生成外部中断唤醒节点；在休眠醒来后，将所述RTC时钟的时间作为当前时间，并检测是否满足时隙操作条件。5.根据权利要求1-4任一项所述的车载无源无线传感器网络自组网方法，其特征在于，在节点之间完成一次收发包后，根据数据包的时间戳进行时间同步。6.一种车载无源无线传感器网络自组网装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪超，杨冬，崔恩放，黄雪峰，关山，庞龙，李雪松，
申请(专利权)人：北京交通大学，北京新联铁集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11