基于WSNs的列車與地面通信信道建模.pdf

1、隨著全球人口的激增，人民生活節(jié)奏的加快，交通運(yùn)輸行業(yè)得到了快速的發(fā)展。與之相應(yīng)的，交通運(yùn)輸安全問(wèn)題也得到了廣泛的關(guān)注。高速列車作為最重要的客運(yùn)交通工具之一，它的安全性更是得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重點(diǎn)研究。
　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)作為一種新型技術(shù)，由于在工業(yè)控制，醫(yī)療衛(wèi)生和軍事等領(lǐng)域的成功應(yīng)用，已經(jīng)得到了國(guó)際社會(huì)的廣泛認(rèn)可。在本文中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將被應(yīng)用于高速鐵路周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)和預(yù)警上。高速鐵路周邊的傳感器節(jié)點(diǎn)將監(jiān)測(cè)到的環(huán)境信息發(fā)

2、送到地面匯聚節(jié)點(diǎn)處，然后地面匯聚節(jié)點(diǎn)將接收到的這些信息轉(zhuǎn)發(fā)到高速列車上。列車根據(jù)所接收到的信息來(lái)做出行駛決策，從而提高列車運(yùn)行的安全性。因此，建立高速列車和地面匯聚節(jié)點(diǎn)間的通信信道模型有著十分重要的意義。
　　針對(duì)高速列車的一些特性，如快速的移動(dòng)、確定的移動(dòng)方向等，在本文中，匯聚節(jié)點(diǎn)和列車之間的通信信道被建模為有限狀態(tài)馬爾科夫鏈，并且一種改進(jìn)的信道建模方法也被提出。和許多現(xiàn)有的關(guān)于列車與地面通信信道模型建立的文獻(xiàn)一樣，我們同樣對(duì)列

3、車的位置區(qū)間進(jìn)行了考慮，首先根據(jù)路徑損耗模型將列車的位置區(qū)間非均勻劃分為幾個(gè)大的區(qū)間，然后再將每個(gè)大的區(qū)間均勻劃分為一些小區(qū)間，最后將每個(gè)小區(qū)間上的信道建模為有限狀態(tài)馬爾科夫鏈信道模型。
　　本文結(jié)構(gòu)如下：
　　在第一部分，我們總結(jié)現(xiàn)有文獻(xiàn)中的一些關(guān)于無(wú)線信道模型的一些知識(shí)，介紹幾種典型的信道衰落模型，包括大尺度衰落模型中的路徑損耗模型、陰影衰落模型，小尺度衰落模型中的Rayleigh衰落模型、Rician衰落模型和Naka

4、gami衰落模型。
　　在第二部分，我們首先對(duì)我們所提的一種改進(jìn)的信道建模方法進(jìn)行闡述。然后我們給出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在高架橋環(huán)境下的一個(gè)部署方案。接下來(lái)，我們通過(guò)MATLAB來(lái)模擬高架橋環(huán)境下列車與地面通信信道信噪比，并對(duì)其進(jìn)行建模。由于高架橋空曠的環(huán)境，我們沒(méi)有考慮信道的陰影衰落。最后，通過(guò)與已有的信道模型進(jìn)行比較來(lái)驗(yàn)證我們所提方法在模型精度上的改進(jìn)。
　　在第三部分，針對(duì)列車運(yùn)行的隧道環(huán)境，我們首先給出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在