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低功耗无线车辆检测传感器网络优化研究

作　者: 黄轶群
导　师: 蔡伯根
学　校: 北京交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 车辆检测无线传感器网络低功耗节点布设数据压缩优化
分类号: TP212.9;TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

车辆检测技术是智能交通系统的重要组成部分,采用无线传感器网络采集和传输车辆信息与传统方法相比具有显著优势,在智能交通领域有着极其广泛的应用前景。而无线车辆检测传感器网中的能量限制是制约其发展的一个重要因素。因此研究如何对无线车辆检测传感器网络进行优化设计以降低其能耗具有重要的实际意义。论文首先详细地分析了无线车辆检测传感器网络整体结构和无线传感器网络能量传输的数学模型。在此基础上,设计了一种无线车辆检测传感器网络中继节点布设方案。该算法根据采集节点在网络中的相对位置来布设中继节点,可以有效的避免长距离的数据传输,达到降低网络能量消耗的目的；提出了一种适用于车辆检测传感器网络的分布式无损数据压缩算法,该算法结合无线车辆检测传感器网络的特点,通过分析数据帧之间的内在联系,利用相对编码来去除冗余,压缩率达到40%以上；论文开发了一种基于C/S模式的无线车辆检测传感器网络监控平台,该平台实现了数据实时采集,远程用户在线监测,分析和处理传感器节点数据等功能,满足用户对无线车辆检测传感器网络监控的需求。为了验证本文所提出的节点优化布设算法及数据压缩算法,进行了仿真实验,并在在北京交通大学校园内进行了实地数据采集,结果表明,经过本文所提出的节点优化布设算法及数据压缩算法,可以有效降低无线传感器网络的能耗,达到了预期目标。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-14
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 论文组织结构及主要研究工作  13-14
2 无线车辆检测传感器网络组成及能耗分析  14-19
  2.1 无线车辆检测传感器网络组成  14-16
    2.1.1 无线车辆检测传感器网络总体结构  14-15
    2.1.2 现场无线传感器网络子系统  15-16
    2.1.3 网络信息提取及监控子系统  16
  2.2 无线车辆检测传感器网络能量消耗分析  16-19
    2.2.1 各模块能量消耗分析  16-17
    2.2.2 无线传感器网络能量传输模型  17-19
3 无线车辆检测传感器网络节点优化布设研究  19-35
  3.1 二维平面网络模型的节点优化布设  19-24
    3.1.1 二维平面网络模型节点优化分析  19-22
    3.1.2 维平面网络模型节点优化布设流程  22-24
  3.2 三维空间网络模型的节点优化布设  24-30
    3.2.1 三维空间网络模型节点优化分析  24-28
    3.2.2 三维空间网络模型节点优化布设流程  28-30
  3.3 仿真及结果分析  30-35
4 无线车辆检测传感器网络数据压缩算法研究  35-50
  4.1 数据压缩方案选择  35-37
  4.2 中继节点内无损数据压缩算法研究  37-42
    4.2.1 中继节点内无损数据压缩算法  37-41
    4.2.2 中继节点内无损数据解压缩算法  41-42
  4.3 分布式无损数据压缩算法研究  42-45
    4.3.1 分布式无损数据压缩算法  42-44
    4.3.2 分布式无损数据解压缩算法  44-45
  4.4 数据压缩对能量消耗的影响  45-50
5 无线车辆检测传感器网络监控平台开发  50-57
  5.1 无线车辆检测传感器网络监控平台结构设计  50-51
  5.2 服务器端数据库设计  51-52
  5.3 用户端应用程序设计  52-57
6 总结及展望  57-59
  6.1 研究工作总结  57
  6.2 研究工作展望  57-59
参考文献  59-62
附录A  62-63
索引  63-64
作者简历  64-66
学位论文数据集  66

低功耗无线车辆检测传感器网络优化研究

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