[发明专利]铁路无线传感器网络部署方法及装置

说明书

本发明公开一种铁路无线传感器网络部署方法及装置，在开展无线传感器网络部署时能够既充分考虑铁路沿线的无线电波传播特性，又结合节点休眠机制，从而能够有效优化铁路沿线无线传感器网络的通信性能。该方法包括：S1、根据成功接收概率p_c与工作节点比例p_a的关系式确定出工作节点比例p_a；S2、根据所述工作节点比例p_a对铁路无线传感器网络节点进行休眠机制的参数设置。

技术领域

本发明涉及铁路无线通信领域，具体涉及一种铁路无线传感器网络部署方法及装置。

背景技术

面向铁路环境监测的无线传感器网络是由部署在铁路沿线的若干传感器节点组成的分布式无线通信网络，可以实时感知和监测高速铁路沿线的环境信息，并通过无线通信的方式，将采集到的环境信息通过多跳通信方式传输到汇聚节点，再由汇聚节点进一步传输到车载监测系统和地面监控中心，实时、有效地监测铁路沿线的自然灾害信息(例如泥石流、山体滑坡等)，全面系统地保障列车安全运营。

在铁路复杂环境下，无线传感器网络通信性能的分析和评估是网络实施部署的基础。通过分析不同铁路系统因素对通信性能的具体影响，有助于根据网络的通信需求合理设置系统参数，为无线传感器网络在铁路沿线的部署提供理论指导。

在既有无线传感器网络的性能分析工作中，多数都基于较为简单的大尺度衰落与对数正态阴影衰落模型展开研究，而由多径传输导致的小尺度衰落特性通常容易被忽略。在铁路沿线的复杂传播环境下，无线信号的多径传播通常导致信道呈现剧烈的小尺度衰落，接收信号包络出现快速剧烈的波动，这将严重影响无线传感器网络的接收性能。

发明人在实施本发明的过程中发现，为了准确分析铁路沿线无线传感器网络的通信性能，在信道建模工作中，需要建立准确合理的无线信道模型来刻画信道的小尺度衰落特性。

此外，节点工作状态对铁路沿线的无线传感器网络性能也具有重要的影响。为提高无线传感器网络的寿命周期与能耗有效性，有必要在网络工作模式中引入休眠机制，这意味着网络中的一部分节点会在空闲时段处于休眠状态。当特定事件发生时，休眠节点将被唤醒，从而进入工作状态。直观而言，如果无线传感器网络中存在很大比例的休眠节点，那么网络整体的通信性能将显著降低。这表明了无线传感器网络中的工作节点比例越高，网络通信性能更佳，但是当网络中存在大量工作节点时，如果其中一部分工作节点同时进行广播数据传输，它们将可能作为“隐藏终端”节点对接收端信号带来干扰，反而降低了系统的接收性能。

综上所述，目前缺乏一种既充分考虑铁路沿线的无线电波传播特性，又结合节点休眠机制开展的无线传感器网络部署方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明提供一种铁路无线传感器网络部署方法及装置。

一方面，本发明实施例提出一种铁路无线传感器网络部署方法，包括：

S1、根据成功接收概率p_c与工作节点比例p_a的关系式确定出工作节点比例p_a，其中，所述关系式为λ为位于铁路沿线的无线传感器网络节点的节点分布参数，p_t为任意一个节点在某一时隙进行数据传输的平均概率，ω_s为主信号的平均接收功率，θ为信干噪比的接收阈值，ω为每个干扰信号的平均接收功率，N₀为铁路场景下无线信道的噪声功率；

S2、根据所述工作节点比例p_a对铁路无线传感器网络节点进行休眠机制的参数设置。

可选地，所述S1，包括：

根据成功接收概率p_c与工作节点比例p_a的关系式确定出最优工作节点比例其中，所述关系式为

当