基于故障注入的列车无线传感器网络可靠性研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:arksh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着我国轨道交通事业的快速发展,提高轨道列车设备的智能化水平,对列车的安全高效舒适运行具有重要意义。无线传感器网络技术的出现,给列车上关键部件的运行监测、列车货物在途监测、车内环境的监测等提供了一种智能化监控手段。但是列车特殊的应用场景,对无线传感器网络的可靠性造成了极大的挑战,列车上电磁、温度、振动等因素会对无线传感器网络的运行造成不同程度的影响,因此很多在实验室具有良好性能的无线传感器网络部署现场以后会出现性能下降的问题。针对上述问题在设计阶段尽可能的提升列车无线传感器网络的可靠性水平,对于无线传感器网络在列车上的应用推广具有重要意义。故本文基于故障注入技术设计了一个可以在列车无线传感器网络设计阶段,模拟真实故障进行可靠性测试的系统,并基于测试得到的参数运用AHP模糊综合评判方法量化的评价列车无线传感器网络的可靠性。具体研究内容如下:首先对列车无线传感器网络进行了调查研究,包括列车无线传感器网络硬件设备、网络拓扑、通信协议,并对可能造成列车无线传感器网络故障的干扰因素进行了分析调查,总结了电磁干扰,障碍物干扰等因素,然后对列车无线传感器网络常见的故障划分了四种类型,基于此设计了系统可模拟的9种故障。其次设计了一种基于故障注入的列车无线传感器网络可靠性测试系统,选择STM32F103VET6作为故障注入节点核心芯片,完成了故障注入节点与上位机和传感器节点的串口通信设计,实现故障序列与响应信息的传输;在故障注入节点设计了支持SPI协议的存储模块,存储故障注入后的响应信息;在传感器节点上的协议栈中,依据可注入故障类型设计了故障协议;另外开发了上位机控制软件,进行故障注入控制和实时监控。最后进行了调整射频功率故障和射频干扰故障的注入以及两种故障的混合注入,结果表明,该故障注入系统可以有效模拟列车无线传感器网络故障来进行可靠性测试。在混合故障注入后,收集了影响列车无线传感器网络的三个因素(时延,丢包率,RSSI)数据,并运用AHP模糊综合评判方法,首先求出单个传感器节点三个因素的权重向量,然后进行模糊综合计算,得到单个节点的可靠性指数,综合多个节点得到单个车厢的可靠性指数,再综合多个车厢的可靠性指数,得到整体列车的可靠性指数。如此将列车无线传感器网络可靠性水平进行了量化,以辅助设计人员有针对性的改进网络的结构、协议和算法等。
其他文献
学位
近些年来随着我国铁路网不断向地热较为集中的西北、西南地区辐射,因此在铁路建设的过程中势必会涌现出大量的高地温隧道,由于其埋深过大且受岩浆活动及地下热水的影响出现高温围岩、高温水汽等现象,导致隧道洞内空气温度超过安全温度警戒线。因此在这样的环境下施工作业,各类风险因素的叠加效应及不确定性将大幅增加,推动事故率的上升。而目前针对高地温隧道施工安全风险的研究甚少,更未形成完整的体系以供参考。所以,对高地
由于箱形梁壁厚越来越薄导致其在偏心荷载作用下产生的畸变翘曲应力占弯曲应力比值逐渐增大,因此分析箱形梁畸变效应成为工程设计时不容忽视的一项工作。薄壁箱梁畸变效应的解析方法很多,有限元数值解及模型试验一般作为解析解的验证校对。学者们对箱形梁畸变效应开展了许多研究,但仍存在一些不足,本文针对存在的一些问题从以下几个方面进行了详细深入的研究。(1)选取畸变中心处直角的改变量为基本未知量,详细介绍了用能量变
桥梁作为我国重要的交通基础设施,承担着连接路网交通区域的关键工作。受到服役年限、自然环境、使用环境等诸多因素影响,桥梁材料出现自然老化,结构强度、刚度、稳定性、耐久性等也产生变化,出现诸多病害。特别是我国高寒冻土地区,由于具有高寒、高温差、太阳辐射强、日照时间长、冻土等恶劣自然环境特征,使得该地区在役混凝土梁桥出现了比普通地区混凝土梁桥更复杂的病害,因此,对我国高寒冻土地区在役混凝土梁桥进行健康状
学位
学位
近年来,由于经济的快速发展和西部大开发的需要,黄土高原地区交通网络快速增多,加之该地区沟壑纵横的复杂地形,高填土、重荷载、弱地基的明洞越来越多。然而,高填黄土产生的较大土压力将导致明洞承受荷载能力不足,甚至出现裂缝和基础不均匀沉降,严重影响明洞正常使用和耐久性。且当填土高度过大时,仅仅通过单一的减载方式不能完全达到工程的要求,则有必要通过结构型式优化和减载耦合的方式来进一步增加填土高度,改善结构受
学位
由于我国水资源时空分配不均,大力建设长距离跨流域调水工程是解决水资源矛盾的重要举措。西北高寒地区特殊的地理位置及气候条件的影响,导致长距离调水工程的安全建设受到极大影响,而水工隧洞作为调水工程中最主要的建筑物之一,其施工中的安全性直接影响着整项调水工程的安全建设。因此,本文结合近年西北高寒地区工程建设情况,在理论分析的基础上,从横向工作任务分解结构及纵向风险分解结构两方面分别分析了水工隧洞施工阶段
温度作为植被生长发育最主要的限制因子,其变化必将对植物生理生态产生深刻影响。在全球变暖的背景下,中国年平均地表气温明显增加,增暖速率相比同期全球平均值略高,高寒地区尤为显著。同时,近几十年,伴随农业和工业集约化,化学肥料和化石燃料的大量使用,导致全球范围内大气氮沉降量迅速增加。目前,中国已成为全球大气氮沉降的热点区域,且氮沉降量可能会在较长一段时间内累积增加,生态系统结构和功能稳定已受到严重威胁。