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《中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)》 2020年
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车位检测信息无线网络传输的低功耗及可维护性研发

沈骏  
【摘要】:随着我国经济的发展和城市化进程的加快,汽车保有量也逐年增多,停车难的问题逐渐凸显。特别是在人口众多的城市,或在体育艺术活动的地方,寻找停车位是一个令人沮丧的问题。而且随着汽车数量的不断增加,这种情况会越来越严重。因此,对车位检测系统的需求预计在不久的将来会迅速增长。无线传感器网络具有快速部署、协同感知、易拓展等特点,为了方便前期的布设操作、系统的成本控制以及后期的维护,无线传感器网络将是车位检测系统应用的优秀选择。基于无线传感器网络的车位检测节点一般需要密封浅埋地下使用,更换电池非常麻烦。为了保证节点的工作寿命,低功耗是首要解决的问题。系统的长期稳定运行离不开前期优秀的设计以及后期良好的维护。本文基于车位检测系统对无线传感器网络的低功耗及可维护性进行研究。本文的主要工作有两个方面。第一,本文设计并实现了一种基于地磁无线传感器网络的车位检测系统,包括车位检测节点低功耗设计、无线传感器网络组网设计、低功耗数据传输方法、数据重传方法、上位机信息管理软件开发等几个方面。第二,本文设计了一种无线传感器网络可维护性评估方法,该方法的目标是在无线传感器网络的设计阶段,评估待搭建系统的可维护性。通过分析系统的可维护性影响因素建立可维护性评估模型,在系统设计阶段就考虑可维护性,再以评估结果作为后续系统搭建的依据,提高系统的可维护性,降低系统后续维护的成本。本文还开发了一种无线传感器网络检测器,通过网络分析客户端分析检测器捕捉到的数据包,快速定位网络故障点与故障类型,提高系统的维护效率。最后,本文对系统进行了测试和性能分析。测试结果表明,本文设计的车位检测系统具有良好的通信性能,数据传输可靠性高。车位检测节点在低功耗数据传输模式下,星型网络节点的使用寿命可以达到5.6年,自组织分簇网络节点的使用寿命可以达到8年。星型网络车位检测系统在基于CSMA随机退避重传方法下的丢包率为1.62%。自组织分簇网络车位检测系统在基于TDMA的数据传输及重传方法下的丢包率为1.96%。然后将各项指标的测试结果带入可维护性评估模型,结果表明本系统具有良好的可维护性。
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