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我国矿井事故的频发造成了严重的生命财产损失以及恶劣的社会影响,其中矿井运输事故占事故总数的26％~30%。为了降低矿井机车运输事故的重大损失,实现矿井运输的自动化、信息化是解决此类事故的根本措施。 基于WLAN的矿井轨道机车无人驾驶系统是解决矿井运输事故的一个应用,但由于基站的信号覆盖范围有限,需要在矿井巷道布设多个基站,矿井轨道机车会在多个基站的覆盖区域之间移动,由此产生了无线接入的移动切换问题。通过对基于IEEE802.11标准的WLAN相关技术的介绍以及对WLAN移动切换机制进行研究,得知切换过程包括扫描、认证和重关联,其中扫描阶段时延占总切换时延的90%以上,因此降低扫描阶段时延是解决切换时延的关键。 切换时延关系到网络的可靠性,关系到系统的安全性,因此如何降低切换时延是研究重点。切换机制的研究不仅可以应用于矿井轨道机车无人驾驶中,还可以更多的应用于对实时性要求较高的应用当中,如地铁无人驾驶、网络电话以及多媒体视频应用等。 根据移动基站运动线路的不同特点设计了两种不同的切换机制:基于位置的宽带移动通信网络无缝切换机制和基于改进邻居图的WLAN快速切换机制。前者将移动基站运动线路抽象为一维线性结构,构建保证非连续多个AP出故障仍然能够正常工作的网络模型,根据移动基站的位置以及得到的AP结构链表选择扫描对象,减少扫描AP的数量以及AP信道的数量,并采用MAC层切换和网络层切换相结合的方式实现无缝切换。后者根据移动基站运动线路存在拐弯和分岔路的特点,改进邻居图机制,综合考虑接收信号强度、移动基站运行的方向以及AP的负载,最后通过计算AP权值决定切换的优先级。在此基础上对该邻居图进一步进行剪枝改进,降低切换时延。OPNET和MATLAB仿真结果表明所设计的两种切换机制能够有效降低切换时延,满足实时性应用的要求。