車載無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、對軌道交通車輛核心部件進(jìn)行檢修是保證列車運行安全的重要措施。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)功耗低、可靠性高、靈活性強(qiáng)的特點使其在車輛健康監(jiān)測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是目前多數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點完全依賴外部電池供電，存在電池儲能有限，更換電池成本高，廢舊電池污染環(huán)境等問題。利用能量收集技術(shù)設(shè)計無源無線傳感器節(jié)點是一種有效的解決方案?，F(xiàn)有多數(shù)無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點主要存在能量收集速率緩慢、能量轉(zhuǎn)化率低、輸出功率小等問題。這些問題導(dǎo)致節(jié)點能量有限且不穩(wěn)定。此外

2、，車廂中節(jié)點分布呈大跨度的長線型，節(jié)點通過多跳路由的方式組網(wǎng)將增加轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的能耗，加劇能耗分布不均的問題。這將導(dǎo)致部分無源節(jié)點負(fù)載過重，從而引發(fā)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和穩(wěn)定性。
　　針對上述問題，結(jié)合軌道交通車輛應(yīng)用場景，本文設(shè)計了一種基于振動能量收集裝置的車載無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，并提出了一種適用于無源無線傳感器節(jié)點的分布式低功耗網(wǎng)絡(luò)通信方案。
　　軌道交通車輛應(yīng)用場景下振動能源分布廣泛且較穩(wěn)定。故本文采用基

3、于電磁式振動能量采集器，設(shè)計了能夠支持無線射頻收發(fā)的異步能量收集電路，減小了振動頻率等因素對設(shè)備性能的影響，提升了能量收集的速率，為傳感器節(jié)點提供了穩(wěn)定的電源。
　　在通信方案設(shè)計方面，本文首先針對節(jié)點分布廣泛、組網(wǎng)困難的問題，設(shè)計了基于互相獨立的分布式子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。子網(wǎng)采用簡單的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了內(nèi)部資源的統(tǒng)一管理，提升系統(tǒng)整體能量利用率。其次，針對節(jié)點能量受限的問題，本文采用了可控性更高、實時性更好的TDMA傳輸協(xié)議。再次