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应急救援场景下定位锚节点三维模型优化部署方法

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内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版） 2014年第2期43卷 180-185页

作者：王文韬北京交通大学电气工程学院北京100044

消防部门在应急救援过程中,及时获取被困人员位置信息十分重要.利用无线传感器网络技术可以实现准确、可靠的定位,其中锚节点部署是定位的基础.为了实现被定位区域的全局定位,增强链路鲁棒性,同时降低部署成本,优化所需锚节点数量,提出... 详细信息

消防部门在应急救援过程中,及时获取被困人员位置信息十分重要.利用无线传感器网络技术可以实现准确、可靠的定位,其中锚节点部署是定位的基础.为了实现被定位区域的全局定位,增强链路鲁棒性,同时降低部署成本,优化所需锚节点数量,提出一种空间全覆盖、网络2-连通的优化部署策略.对常见建筑空间进行几何建模后,将固定部署方法从2维空间拓展至3维场景.建立3维直角坐标系,依据建筑空间模型选取3个投影面,在放置锚节点的投影面上,采用最大化有效覆盖区域的条带部署方法,同时兼顾另外两个投影面的覆盖情况和连通度.最后提出一种覆盖性能评价指标,对条带部署策略与常见部署方法进行了比较,条带部署方法实现了网络2-连通和区域全覆盖,所需的锚节点数为最优.

关键词：无线传感器网络三维部署二连通全覆盖有效覆盖区域

交通信息采集无线传感器网络节点部署的微粒群优化方法

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仪器仪表学报 2010年第9期31卷 1991-1996页

作者：张和生周卓楠潘成杨军贾利民轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京交通大学电气工程学院北京100044

针对城市道路交通信息采集无线传感器网络节点部署优化问题,采用传感器网络连通性和覆盖性作为综合评价函数,以满足网络连通性和覆盖性为约束,建立节点部署的约束优化数学模型,并用罚函数法将其转化为无约束优化模型。采用微粒群算法求... 详细信息

针对城市道路交通信息采集无线传感器网络节点部署优化问题,采用传感器网络连通性和覆盖性作为综合评价函数,以满足网络连通性和覆盖性为约束,建立节点部署的约束优化数学模型,并用罚函数法将其转化为无约束优化模型。采用微粒群算法求解,并用动态改变惯性权重方法作为改进算法解决微粒群算法的早熟收敛。以北京市二环以内的道路为例进行模拟实验,结果表明,微粒群算法及其改进算法使优化布局的评价函数值比初始手动布局提高1.71%和3.18%。微粒群算法及其改进算法能够优化交通信息采集的无线传感器网络节点布局。

关键词：无线传感器网络节点部署微粒群优化交通信息采集

牵引设备安全评估实验系统的感应电动机优化控制

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电工技术学报 2009年第2期24卷 27-34页

作者：张和生曹迅恺王金东贾利民北京交通大学电气工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

针对牵引设备安全评估实验系统中电压源逆变器供电的感应电动机控制要求,研究了提高控制品质的优化SVPWM控制方法,采用非标准正交基进行坐标变换,得到采用代数运算的矢量作用时间计算方法,提高了快速性。合理分配零矢量减少逆变器开关... 详细信息

针对牵引设备安全评估实验系统中电压源逆变器供电的感应电动机控制要求,研究了提高控制品质的优化SVPWM控制方法,采用非标准正交基进行坐标变换,得到采用代数运算的矢量作用时间计算方法,提高了快速性。合理分配零矢量减少逆变器开关元件的开关次数,并对不同调制系数下两种零矢量分配方法在谐波畸变率、谐波损耗和转矩脉动等方面进行了仿真,得到了应用于不同情况下的优化SVPWM控制方法。在实际装置上验证了方法的有效性和优势,该方法已经用于牵引设备安全评估实验系统中。

关键词：空间矢量脉宽调制非标准正交基开关损耗谐波损耗转矩脉动

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面向交通状态获取的嵌入式TCP通信方法

仪器仪表学报 2009年第4期30卷 685-688页

作者：叶华张和生王强郑巨明贾利民轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京交通大学电气工程学院北京100044

针对城市道路交通控制系统中大容量数据可靠传输的需求,研发出一种面向道路交通状态获取传感器网络的以太网通信方法及其嵌入式硬、软件。硬件设计采用DSP和以太网控制器;协议实现采用简化TCP/IP协议,既能适应硬件的资源约束,又能完成TC... 详细信息

针对城市道路交通控制系统中大容量数据可靠传输的需求,研发出一种面向道路交通状态获取传感器网络的以太网通信方法及其嵌入式硬、软件。硬件设计采用DSP和以太网控制器;协议实现采用简化TCP/IP协议,既能适应硬件的资源约束,又能完成TCP/IP的基本功能,同时在运输层上采用了面向连接的TCP协议来提高传输的可靠性。实验结果表明采用该方法和装置能实现低差错率和高速率的数据传输,证明该方法和相应系统满足道路交通中大容量数据可靠传输的要求。

关键词：嵌入式以太网 TCP/IP DSP 以太网控制器

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一种交通信息采集传感器网络的IP互连方法

仪器仪表学报 2011年第11期32卷 2596-2601页

作者：杨军张和生潘成孙伟贾利民北京交通大学电气工程学院北京100044 轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

为解决道路交通信息采集传感器网络大规模组网及远程监控中所面临的IP互连问题,在面向交通信息采集的传感器网络互连体系基础上,设计和实现了一种具备CAN、ZigBee、以太网等多种通信接口,且能够处理区间交通参数的互连网关;通过协议转... 详细信息

为解决道路交通信息采集传感器网络大规模组网及远程监控中所面临的IP互连问题,在面向交通信息采集的传感器网络互连体系基础上,设计和实现了一种具备CAN、ZigBee、以太网等多种通信接口,且能够处理区间交通参数的互连网关;通过协议转换方式实现异构网络的互连;给出了TCP/IP协议族面向交通信息采集的嵌入式精简方案。理论分析表明网络负载率、时延满足道路交通信息采集及控制的需求;实验结果验证了网络的连通性、精简TCP/IP协议栈实现的可行性以及面向交通信息采集组网及监控的可实现性。理论和实验说明,在交通信息采集传感器网络的大规模组网及远程监控中,所述IP互连方法是可行的。

关键词：交通信息采集传感器网络网关 TCP/IP 性能分析

基于μC/OS-Ⅱ和LwIP的嵌入式以太网接口设计

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计算机测量与控制 2009年第11期17卷 2238-2242页

作者：郑巨明张和生贾利民梁玉庆轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京交通大学电气工程学院北京100044 北京市公安交通管理局交通科研所北京100037

针对城市道路交通控制系统中大容量主数据流的实时传输和重要状态信息与控制指令可靠传输的需求,采用基于μC/OS-II实时操作系统和LwIP协议栈的嵌入式以太网接口的设计方法,构建了满足系统数据实时传输和可靠传输的以太网结构;系统硬件... 详细信息

针对城市道路交通控制系统中大容量主数据流的实时传输和重要状态信息与控制指令可靠传输的需求,采用基于μC/OS-II实时操作系统和LwIP协议栈的嵌入式以太网接口的设计方法,构建了满足系统数据实时传输和可靠传输的以太网结构;系统硬件采用DSP和以太网控制器CS8900A,通过驱动程序设计和协议栈的移植,实现UDP和TCP对主数据流和状态信息与指令的传输,并通过上位机界面进行远程监控;该设计方案在实际的原型系统实验中有较好的实时性和稳定性,满足城市道路交通控制系统的需求。

关键词：嵌入式系统以太网 DSP TCP/IP协议栈 CS8900A

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一种交通信息采集传感器网络任务分配方法

仪器仪表学报 2012年第11期33卷 2529-2534页

作者：肖欣张和生杨军潘成孙伟北京交通大学电气工程学院北京100044 轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

针对城市道路交通信息采集传感器网络面向复杂交通参数协同采集的任务分配问题,将传感器网络映射为多Agent系统,以任务完成时间、节点能耗和网络负载平衡度作为评价函数,采用基于联盟的协同方法,构造传感器网络任务分配的非线性多目标... 详细信息

针对城市道路交通信息采集传感器网络面向复杂交通参数协同采集的任务分配问题,将传感器网络映射为多Agent系统,以任务完成时间、节点能耗和网络负载平衡度作为评价函数,采用基于联盟的协同方法,构造传感器网络任务分配的非线性多目标优化模型。采用遗传模拟退火算法搜索最优联盟结构,实现任务分配策略优化。在道路交通信息采集实际场景中进行仿真实验,结果表明,遗传模拟退火算法能够有效地优化任务分配的联盟结构,与其他优化算法相比,优化的模型适应度函数值低,任务完成时间短,网络能耗小。该方法能够用于面向交通信息采集传感器网络的协同检测任务分配问题。

关键词：交通信息采集传感器网络任务分配联盟遗传模拟退火算法

基于IEEE802.11p高速车路通信环境研究

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仪器仪表学报 2013年第5期34卷 1181-1187页

作者：张和生张明洋孙伟北京交通大学电气工程学院北京100044 轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

针对基于IEEE802.11p构成高速车路通信中安全类消息传输的性能是否满足车路通信需求的问题,采用符合实际道路特点的Nakagami分布描述无线信道衰落,Poisson分布描述移动车辆发送的数据流,对单一路侧设备与连续移动车辆通信性能进行了仿... 详细信息

针对基于IEEE802.11p构成高速车路通信中安全类消息传输的性能是否满足车路通信需求的问题,采用符合实际道路特点的Nakagami分布描述无线信道衰落,Poisson分布描述移动车辆发送的数据流,对单一路侧设备与连续移动车辆通信性能进行了仿真。以车辆消息发送间隔、通信车辆数量、车辆行驶速度为变量,得到4种不同接入类消息的车辆数与吞吐量、发包间隔与丢包率、发布间隔与平均时延、车辆速度与投递字节数的关系。结果表明,不同类型消息在车辆数与吞吐量关系上有一个优化点,可实现车辆数和吞吐量的最大化;丢包率和平均时延都会随着车辆数据发送间隔增大而增大。车速增加时,安全类消息的投递字节数下降且与车速成反比。从仿真结果可以看出,IEEE802.11p协议能够保证高优先级安全类消息传输服务质量。

关键词：车路通信性能分析 NS-2仿真 IEEE802 11p协议专用短程通信

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一种区域交通状态定量分析方法

吉林大学学报（工学版） 2009年第2期39卷 336-342页

作者：张和生张毅胡东成北京交通大学电气工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 清华大学自动化系北京100084

从模型参数、建模、定量方法和实际验证四方面研究了区域交通状态定量分析方法。采用路段交通状态系数作为路网交通状态参数,用交通状态连通矩阵表示路网空间信息、交通状态信息、交通状态判别信息,进而得到状态可达矩阵。在此基础上,... 详细信息

从模型参数、建模、定量方法和实际验证四方面研究了区域交通状态定量分析方法。采用路段交通状态系数作为路网交通状态参数,用交通状态连通矩阵表示路网空间信息、交通状态信息、交通状态判别信息,进而得到状态可达矩阵。在此基础上,利用分层算法得到了交通状态分层模型。对分层模型中路口和路段进行赋值,得到路口可达值、标准路段连通度等路网交通状态定量分析结果。对实际路网交通状态进行了定量分析,结果表明,能够得到路网交通状态定量分析结果及其演变过程。说明该方法是可行的,可以用于实际交通状态分析、区域交通控制、交通诱导、交通拥挤发生规律和交通拥挤演化的研究中。

关键词：交通运输系统工程区域交通状态分析状态分层模型路口可达值标准路段连通度