基于ZigBee的高速列车定位算法的研究

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:xym1013
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随着当代高速列车技术的蓬勃发展,列车速度不断提升,铁道线路快速延伸。高速列车的定位问题变得越来越重要,但是目前主流的列车定位方法都呈现其各方面的局限性。因为低功耗低成本高扩展等性能,ZigBee技术已成为当前无线通信技术研究应用的热点。在这种背景下,本文结合常用的RSSI定位算法,设计了一种基于ZigBee的列车的定位算法,来实现列车的实时定位和监控,以此保障高速列车的安全运行,减少列车事故的频繁发生。本文的主要工作与内容:
   1、论文首先对国内外主流列车定位方法进行了研究,分析了现有列车定位方式的优点和存在的不足。
   2、论文将ZigBee技术与其他无线通信技术进行了分析和比较,说明了ZigBee技术相比其他通信技术的优越性。然后又对ZigBee的相关理论知识和前沿技术进行了较为全面的研究,探讨了ZigBee技术在列车定位应用中的独特优势。最后分析了ZigBee协议栈架构。
   3、论文通过对无线传感器网络的节点定位算法进行了深入研究,分析了目前定位算法的技术缺陷和应用瓶颈,并介绍了目前常用的定位评价指标。为下一步设计和实现基于ZigBee的列车定位算法提供了坚实的理论依据。
   4、论文为了解决多普勒效应对高速列车定位产生的影响,详细分析了多普勒效应产生的基本原理。通过对多普勒频移计算公式的分析和研究,采用了一种有效的解决方法去降低多普勒效应对高速列车定位产生的影响。
   5、论文经过大量的理论研究和实际应用测量,提出了基于RSSI的无线定位算法。通过对传统RSSI算法的基本原理的深入剖析和论证,分析了传统RSSI算法对于高速列车定位中存在的缺陷和不足。因此从高速列车定位的具体情况入手,本文分别从环境因子引起测量误差、测距、节点坐标定位等方面对RSSI算法进行了优化和改进,实现了对高速列车的准确定位。
   6、论文最后通过反复的实验测试,对设计的基于ZigBee的高速列车定位算法进行了性能分析。通过测试在不同的列车运行速度下接收到的不同的RSSI值来检验算法的精度和定位的准确性。多次实验得到的结果表明,本算法基本可以实现对高速列车的定位,但是存在一定范围内的可接受误差。文章最后指出了本算法今后需要继续完善和改进的地方。
   采用ZigBee技术实现的高速列车定位,具有终端体积小、功耗低、成本少和组网方便等特点,实现了系统操作的透明化、定位的精准化以及信号的强抗干扰性,能够对行进中的高速列车实现较为准确的定位。
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