鬼佬大哥大
  • / 9
  • 下載費用:30 金幣  

一種高鐵動車會車時車載傳感數據交換處理方法.pdf

關 鍵 詞:
一種 高鐵動車 會車 車載 傳感 數據 交換 處理 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
摘要
申請專利號:

CN201110226276.8

申請日:

2011.08.08

公開號:

CN102291786B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):H04W 36/00登記生效日:20170413變更事項:專利權人變更前權利人:上海通號軌道交通工程技術研究中心有限公司變更后權利人:通號通信信息集團上海有限公司變更事項:地址變更前權利人:200436 上海市閘北區江場西路179號508室變更后權利人:200071 上海市閘北區西藏北路489號10號樓1-3層變更事項:共同專利權人變更前權利人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所變更后權利人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H04W 36/00申請日:20110808|||公開
IPC分類號: H04W36/00(2009.01)I; H04W84/18(2009.01)I 主分類號: H04W36/00
申請人: 上海通號軌道交通工程技術研究中心有限公司; 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
發明人: 徐建華; 陳維明; 曾潤; 崔洪州; 賈燕; 鄭敏; 陸犇; 屈海寧; 馬偉; 夏俊
地址: 200436 上海市閘北區江場西路179號508室
優先權:
專利代理機構: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225 代理人: 趙繼明
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201110226276.8

授權公告號:

|||102291786B||||||

法律狀態公告日:

2017.05.03|||2015.01.28|||2012.11.28|||2011.12.21

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種高鐵動車會車時車載傳感數據交換處理方法,包括以下幾個步驟:第一方向的列車進入基站的覆蓋范圍后,其向基站提交會車切換請求;基站判斷第一、第二方向均有列車提交會車切換請求,則向所有進入基站的覆蓋范圍的列車發送會車狀態切換指令;所有進入基站的覆蓋范圍的列車將各自的行車速度發送給基站;列車之間進行傳感網數據交互;基站分別計算出各車的靜默時間,并在各自的相遇時間,發送指令通知各列車調整各自傳感器收發設備狀態,結束。與現有技術相比,本發明具有可避免傳感器數據重復采集,降低能耗等優點。

權利要求書

1.一種高鐵動車會車時車載傳感數據交換處理方法,其特征在于,包括以下
幾個步驟:
1)第一方向的列車進入基站的覆蓋范圍后,其向基站提交會車切換請求;
2)基站判斷與第一方向相對的第二方向是否有列車提交會車切換請求,如果
判斷為是,則向所有進入基站的覆蓋范圍的列車發送會車狀態切換指令,并轉到步
驟3),否則不發送會車狀態切換指令;
3)所有進入基站的覆蓋范圍的列車將各自的行車速度發送給基站;
4)基站判斷第一方向的列車數和第二方向的列車數是否均為一輛,如果判斷
為是,則進行步驟5),否則轉到步驟6);
5)兩輛列車之間進行傳感網數據交互,然后轉到步驟7);
6)所有列車將各自的傳感網數據發送給基站,基站選擇第一方向的車速最快
的列車的傳感網數據并分別發送給第二方向的所有列車,同時,基站選擇第二方向
的車速最快的列車的傳感網數據并分別發送給第一方向的所有列車;
7)基站分別計算出各車的靜默時間,并在各自的相遇時間,發送指令通知各
列車調整各自傳感器收發設備狀態,結束。
2.根據權利要求1所述的一種高鐵動車會車時車載傳感數據交換處理方法,
其特征在于,所述的步驟7)中的靜默時間的計算方法為:
A、如果第一方向的列車數和第二方向的列車數均為一輛,則第一方向的列
的靜默時間為第二方向的列車的靜默時間為
B、如果第一方向的列車數為多輛或者第二方向的列車數均為多輛,則第一方
向的第i列列車的靜默時間為第二方向的第j列列車的靜默時間
t j = V max _ 1 V j + V max _ 1 T ; ]]>
V1為第一方向的列車速度,V2第二方向的列車速度,T為沿線的傳感器網絡的
更新采集周期,Vmax_1為第一方向的列車中速度最大的列車的速度,Vmax_2第二方向
的列車中速度最大的列車的速度,Vi為第一方向的第i列列車的速度,Vj第二方向
的第j列列車的速度。
3.根據權利要求1所述的一種高鐵動車會車時車載傳感數據交換處理方法,
其特征在于,所述的步驟7)中的相遇時間的計算方法為:
Tw為兩列車的相遇時間,R為基站的覆蓋半徑,Vi為第
一方向的第i列列車的速度,Vj為第二方向的第j列列車的速度,tsi為第一方向的
第i列列車進入基站的覆蓋范圍的時間,tsj為第二方向的第j列列車進入基站的覆
蓋范圍的時間,Td是根據實際基站布設情況以及通信鏈路延遲所計算出的延遲誤差
參數。

說明書

一種高鐵動車會車時車載傳感數據交換處理方法

技術領域

本發明涉及信息技術領域,尤其是涉及一種高鐵動車會車時車載傳感數據交
換處理方法。

背景技術

在傳統的無線傳感網中,傳感器節點所探測的傳感數據最終需要通過多跳傳輸
給目標數據終端,通常在小規模的傳感器網絡中只使用單個目標數據終端,而過去
的研究成果表明單個靜態的目標數據終端會引起傳感器網絡的局部熱點效應,造成
傳感器節點消耗大量能量而使得網絡斷路、癱瘓。因此,后續的研究引入了移動的
目標數據終端和多個目標數據終端的方法用以平衡傳感網的整體能耗,消除網絡能
耗熱點問題。但是增加多個目標數據終端僅僅相當于將現有傳感器網絡進行拓撲劃
分,目標數據終端在傳感器網絡中的數量和位置對于平衡網絡能耗至關重要,但是
該方法仍未從根本上解決傳感器網絡的能耗分布不均。移動的目標數據終端的方法
通常使用規劃路徑的方法,在預先部署的傳感器網絡中進行網絡性能優化,尋找一
條最有利于平衡網絡能耗,同時有利于獲得較大網絡吞吐量的接收路徑。通過網絡
規劃后,按最優化路線進行數據收集的目標數據終端可以有效平衡傳感器的能耗并
延長傳感器的整體壽命,但是由于其靈活性較差且復雜度較高,在實際應用中較難
實現。

現有的無線傳感器網絡技術較少涉及在多個目標數據終端之間進行數據交互
的內容,通常認為從傳感器節點將傳感數據傳輸至任意目標數據終端之后整個傳輸
任務即告完成,然而忽略了在目標數據終端之間進行數據交互可以有效避免數據的
重復采集以及能耗開銷。傳統方法采用基于面向地址或者面向興趣的網絡傳播方法
避免傳感數據的重復采集,則需要對傳感器網絡中的每一個傳感器進行統一的編址
或者通過額外的信令交互以確保重復的信息不會被多次傳輸。因此,在沒有目標數
據終端之間的交互的情況下,為消除網絡傳感數據的冗余,需要付出額外的能耗開
銷,對于傳感網中的傳感器節點不利。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可避免傳感
器數據重復采集,降低能耗的高鐵動車會車時車載傳感數據交換處理方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:一種高鐵動車會車時車載傳感數
據交換處理方法,其特征在于,包括以下幾個步驟:1)第一方向的列車進入基站
的覆蓋范圍后,其向基站提交會車切換請求;2)基站判斷與第一方向相對的第二
方向是否有列車提交會車切換請求,如果判斷為是,則向所有進入基站的覆蓋范圍
的列車發送會車狀態切換指令,并轉到步驟3),否則不發送會車狀態切換指令;3)
所有進入基站的覆蓋范圍的列車將各自的行車速度發送給基站;4)基站判斷第一
方向的列車數和第二方向的列車數是否均為一輛,如果判斷為是,則進行步驟5),
否則轉到步驟6);5)兩輛列車之間進行傳感網數據交互,然后轉到步驟7);6)
所有列車將各自的傳感網數據發送給基站,基站選擇第一方向的車速最快的列車的
傳感網數據并分別發送給第二方向的所有列車,同時,基站選擇第二方向的車速最
快的列車的傳感網數據并分別發送給第一方向的所有列車;7)基站分別計算出各
車的靜默時間,并在各自的相遇時間,發送指令通知各列車調整各自傳感器收發設
備狀態,結束。

所述的步驟7)中的靜默時間的計算方法為:

A、如果第一方向的列車數和第二方向的列車數均為一輛,則第一方向的列
的靜默時間為第二方向的列車的靜默時間為

B、如果第一方向的列車數為多輛或者第二方向的列車數均為多輛,則第一方
向的第i列列車的靜默時間為第二方向的第j列列車的靜默時間
t j = V max _ 1 V j + V max _ 1 T ; ]]>

V1為第一方向的列車速度,V2第二方向的列車速度,T為沿線的傳感器網絡的
更新采集周期,Vmax_1為第一方向的列車中速度最大的列車的速度,Vmax_2第二方向
的列車中速度最大的列車的速度,Vi為第一方向的第i列列車的速度,Vj第二方向
的第j列列車的速度。

所述的步驟7)中的相遇時間的計算方法為:Tw為
兩列車的相遇時間,R為基站的覆蓋半徑,Vi為第一方向的第i列列車的速度,Vj為
第二方向的第j列列車的速度,tsi為第一方向的第i列列車進入基站的覆蓋范圍的
時間,tsj為第二方向的第j列列車進入基站的覆蓋范圍的時間,Td是根據實際基站
布設情況以及通信鏈路延遲所計算出的延遲誤差參數。

與現有技術相比,本發明具有以下優點:

1、利用高鐵動車相向行駛過程中的短暫會車時間交換前方傳感網絡探測數據,
用以進行數據的有效性確認和再收集,從而可以降低傳感器節點的工作周期,延長
傳感器網絡的使用壽命,并且提高了傳感數據利用的實時性,降低了外部網絡為列
車交互傳感數據的傳輸開銷。

2、解決了高鐵動車采集沿線無線傳感器網絡過程中造成的重復采集和能量過
度消耗問題。

附圖說明

圖1為基站激活列車進入會車交互狀態示意圖;

圖2為列車會車交互數據示意圖;

圖3為兩列車會車信令交互示意圖;

圖4為多列列車并線場景下的基站中心調度式數據交互;

圖5為多列列車會車數據交互流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

在高速鐵路環境下,沿途部署的用于監控行車軌道狀態,環境監測等功能的專
用無線傳感器網實時監控數據可通過高鐵動車進行高效的數據搜集。由于傳感器是
功能受限器件,僅依靠自身配備的電池維持能源供給,因此對于無線傳感器網絡來
說,在有效匯報監控數據通信過程中,有效降低能耗和傳感器結點的活動周期對維
持長時間可靠運作的無線傳感器網絡來說至關重要。高鐵動車具備可與無線傳感器
網絡進行通信的功能。在車頭和車尾分別部署用于與其他列車交互的天線,在列車
車廂兩側分別部署一定數量的數據接收器,用于在沿線的無線傳感網收集傳感數
據,即相當于傳統傳感器網絡中的數據終端設備。本專利針對在高速鐵路環境下沿
途部署的專用無線傳感器網絡,提出一種高效的會車交換傳感數據機制。利用高鐵
動車相向行駛過程中的短暫會車時間交換前方傳感網絡探測數據,用以進行數據的
有效性確認和再收集,從而可以降低傳感器節點的工作周期,延長傳感器網絡的使
用壽命,并且提高了傳感數據利用的實時性,降低了外部網絡為列車交互傳感數據
的傳輸開銷。如圖1~3所示,為兩輛列車進行數據交換。當兩列列車在相向行駛接
近可近距離通信范圍內時,可采用傳統短距離通信技術,將來車前方并線數據進行
交換,其中涉及前方軌道狀況的重要信息則可以使得來車對前方突發事件可以做出
提前反應,有利于行車安全。其交換過程包括以下步驟:

步驟1)當以第一方向行駛的列車1進入基站的覆蓋范圍時,其向基站提交會
車切換請求,則認為該列車進入了基站服務范圍,此時基站不發出會車狀態切換指
令;

步驟2)當與第一方向相對的第二方向有列車2進入了該基站的覆蓋范圍,其
也向基站提交切換請求;

步驟3)基站向兩列車發出會車狀態切換指令。

步驟4)基站判斷出一共有兩輛車相向行駛;

步驟5)由于列車軌道往往具有相似性,即交匯行駛的兩列列車可能具有相同
的路徑,因此,可以將這樣在一定區間內相向行駛的列車視為具有相同的數據采集
范圍。兩列車各自向基站發送當前行車速度信息,并開始進行短距離傳感網數據交
互過程。

步驟6)繼而基站根據列車行車速度以及傳感器網絡的固有信息更新周期,分
別計算列車的所需靜默時間,并在列車相遇時通知列車切換進入靜默狀態,關閉傳
感器網絡采集設備。

靜默時間的計算方法為:如果對于沿線的傳感器網絡來說其更新采集周期為
T,即傳感器網絡需要間隔多長時間進行一次數據采集以確保數據的實時性和可靠
性。那么將圖1中由右向左行駛(即第一方向)的列車標記為列車1,相應的由左
向右行駛(即第二方向)的列車標記為列車2。對于列車1來說,前方路段的不
需要采集路段的靜默長度與兩列列車速度之和成反比,而與列車2的行駛速度成
正比。那么可以認為列車1的靜默時間為列車2的靜默時間為
V1為第一方向的列車速度,V2第二方向的列車速度,T為沿線的傳感
器網絡的更新采集周期。在靜默時間內,列車將不激活沿線的傳感器網絡以避免重
復收集數據,造成傳感器網絡的能量損耗。

相遇時間的計算方法為:通常可以認為與基站通信的蜂窩模塊天線位于列車的
車頭位置,同時基站的覆蓋范圍可以近似認為是沿軌道布設的基站之間的間隔距
離。那么,相遇時間為Tw為兩列車的相遇時間,R為
基站的覆蓋半徑,V1為第一方向的列車1的速度,V2為第二方向的列車2的速度,
ts1為第一方向的列車1進入基站的覆蓋范圍的時間,ts2為第二方向的列車2進入
基站的覆蓋范圍的時間,Td是根據實際基站布設情況以及通信鏈路延遲所計算出的
延遲誤差參數。

實施例2

對于多列并行列車的數據交互場景,點對多點的通信需求難以通過常規的短距
離分布式通信方式滿足,因此通過基站進行中心調度式的會車數據交互可以更高效
地實現數據交互,如圖4~5所示,其交換過程包括以下步驟:

步驟1)當以第一方向(即從右往左)行駛的兩輛列車進入基站的覆蓋范圍時,
其向基站提交會車切換請求,則認為該列車進入了基站服務范圍,此時基站不發出
會車狀態切換指令;

步驟2)當與第一方向相對的第二方向(即從左往右)有兩輛列車進入了該基
站的覆蓋范圍,其也向基站提交切換請求;

步驟3)基站向四輛列車發出會車狀態切換指令。

步驟4)基站判斷出一共有四輛車,兩兩相向行駛;

步驟5)與兩列車場景的不同之處在于傳感數據的交換并不通過短距離通信技
術交換,而是通過所有列車將各自的傳感網數據發送給基站,基站進行數據整合并
轉發,由于并線同向行駛的列車所采集的數據具有一定的冗余性,可在基站端對數
據的時效性進行過濾篩選,將整合后的數據分發與各列車。通常認為不同列車軌道
之上的傳感器與鄰近軌道的傳感器組成同一傳感器網絡,因此多列列車的信息交互
可以認為是相向行駛的列車群之中信息量最大的列車之間的數據交互,即在更新采
集周期為T內采集最多傳感器數據的列車。很明顯,速度最快的列車滿足這一條件,
因此基站從相向行駛的列車群之中選擇速度最快的列車作為參照列車,并用參照列
車作為參照物與來車進行靜默時間計算。基站選擇第一方向的車速最快的列車的傳
感網數據并分別發送給第二方向的所有列車,同時,基站選擇第二方向的車速最快
的列車的傳感網數據并分別發送給第一方向的所有列車;

步驟6)繼而基站根據列車行車速度以及傳感器網絡的固有信息更新周期,分
別計算列車的所需靜默時間,并在列車相遇時通知列車切換進入靜默狀態,關閉傳
感器網絡采集設備。

靜默時間的計算方法為:則第一方向的第i列列車的靜默時間為
第二方向的第j列列車的靜默時間T為沿線的傳
感器網絡的更新采集周期,Vmax_1為第一方向的列車中速度最大的列車的速度,Vmax_2
第二方向的列車中速度最大的列車的速度,Vi為第一方向的第i列列車的速度,Vj第
二方向的第j列列車的速度。在靜默時間內,列車將不激活沿線的傳感器網絡以避
免重復收集數據,造成傳感器網絡的能量損耗。

相遇時間的計算方法為:通常可以認為與基站通信的蜂窩模塊天線位于列車的
車頭位置,同時基站的覆蓋范圍可以近似認為是沿軌道布設的基站之間的間隔距
離。那么,相遇時間為Tw為兩列車的相遇時間,R為基
站的覆蓋半徑,Vi為第一方向的第i列列車的速度,Vj為第二方向的第j列列車的
速度,tsi為第一方向的第i列列車進入基站的覆蓋范圍的時間,tsj為第二方向的第j
列列車進入基站的覆蓋范圍的時間,Td是根據實際基站布設情況以及通信鏈路延遲
所計算出的延遲誤差參數。

關于本文
本文標題:一種高鐵動車會車時車載傳感數據交換處理方法.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6420854.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大