工业无线网络高能效通信关键技术研究
发布时间：2023-04-22 22:43
物联网作为新一代信息技术的重要组成部分,受到了世界各国的高度重视和积极布局。物联网在智慧交通、智慧城市、智慧医疗、智慧工业等领域都取得了大量的创新技术成果、示范性应用,以及规模化的产业发展。其中,无线工业控制网络(wireless industrial control network,WICN)在工业生产环境下通过无线通信技术对物理设备进行监测与控制。作为一种新兴的工业通信技术,无线工业控制网络为物联网在工业生产领域的快速应用提供了理论与技术基础。相比传统的基于有线方式连接的工业控制网络,无线工业控制网络具有低安装与维护成本、高可扩展性、可移动性等方面的优势,因此被越来越广泛的应用于日益复杂的智慧化工业生产环境中。由于节点规模、部署环境等方面的限制,无线网络节点通常采用电池供电的方式。节点能量消耗直接影响网络的运维成本、寿命、以及传输的可靠性,因此成为无线网络领域的首要研究问题之一。与传统的无线传感器网络主要面向环境数据的采集和监测的应用场景不同,当前的无线工业控制网络越来越多的被应用于工业生产环境下现场设备的闭环控制任务当中。实时性决定了工业自动化控制过程中关键信息采集和控制指令的传...
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 无线工业控制网络协议
1.2.1 WirelessHART
1.2.2 ISA100.11a协议
1.2.3 WIA-PA和WIA-FA
1.2.4 几种无线技术的标准的比较
1.3 WirelessHART路由协议
1.4 研究内容及主要创新点
1.5 论文组织结构
第2章 WirelessHART低能耗可靠链路选择算法
2.1 引言
2.2 相关性工作
2.3 相关背景
2.3.1 WirelessHART网络结构
2.3.2 路由机制
2.3.3 超帧调度
2.4 Re-add路由算法
2.4.1 符号表示
2.4.2 路由算法
2.5 链路选择
2.5.1 系统建模
2.5.2 综合评价法
2.6 实验结果及分析
2.6.1 实验环境配置
2.6.2 实验结果分析
2.7 本章小结
第3章 针对高能效WirelessHART网络的数据融合框架
3.1 引言
3.2 相关性工作
3.3 相关技术
3.3.1 超帧设计
3.3.2 数据融合分析
3.4 系统模型路由方法
3.4.1 链路选择
3.4.2 基于数据融合的超帧设计
3.4.3 实验结果及分析
3.4.4 实验环塊配置
3.4.5 数据融合算法的实验结果分析
3.5 本章小结
第4章 基于分簇的实时WirelessHART路由与调度策略
4.1 引言
4.2 相关性工作
4.3 系统模型
4.3.1 链路选择
4.3.2 分簇算法
4.3.3 超帧设计
4.3.4 能量消耗模型
4.4 实验结果及分析
4.4.1 实验配置
4.4.2 超帧算法的实验结果及分析
4.5 本章小结
第5章 WirelessHART跨层路径选择与实时调度算法
5.1 引言
5.2 相关性工作
5.2.1 路由算法
5.2.2 深度学习
5.3 相关背景
5.3.1 RNN
5.3.2 LSTM
5.4 基于LSTM及蚁群算法的端到端路径选择算法
5.4.1 基站通信代价向量计算
5.4.2 基于LSTM模型的基站通信代价向量预测
5.4.3 基于回归分析的实时基站通信链路负载均衡算法
5.4.4 基于数据融合的超帧设计
5.5 实验数据及分析
5.5.1 实验环境配置
5.5.2 实验结果分析
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 课题展望
6.2.1 基于机器学习的路由协议与调度策略设计
6.2.2 无线工业控制网络安全性研究
参考文献
致谢
攻读学位期间参与科研项目及发表学术论文情况
外文论文
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3798543
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 无线工业控制网络协议
1.2.1 WirelessHART
1.2.2 ISA100.11a协议
1.2.3 WIA-PA和WIA-FA
1.2.4 几种无线技术的标准的比较
1.3 WirelessHART路由协议
1.4 研究内容及主要创新点
1.5 论文组织结构
第2章 WirelessHART低能耗可靠链路选择算法
2.1 引言
2.2 相关性工作
2.3 相关背景
2.3.1 WirelessHART网络结构
2.3.2 路由机制
2.3.3 超帧调度
2.4 Re-add路由算法
2.4.1 符号表示
2.4.2 路由算法
2.5 链路选择
2.5.1 系统建模
2.5.2 综合评价法
2.6 实验结果及分析
2.6.1 实验环境配置
2.6.2 实验结果分析
2.7 本章小结
第3章 针对高能效WirelessHART网络的数据融合框架
3.1 引言
3.2 相关性工作
3.3 相关技术
3.3.1 超帧设计
3.3.2 数据融合分析
3.4 系统模型路由方法
3.4.1 链路选择
3.4.2 基于数据融合的超帧设计
3.4.3 实验结果及分析
3.4.4 实验环塊配置
3.4.5 数据融合算法的实验结果分析
3.5 本章小结
第4章 基于分簇的实时WirelessHART路由与调度策略
4.1 引言
4.2 相关性工作
4.3 系统模型
4.3.1 链路选择
4.3.2 分簇算法
4.3.3 超帧设计
4.3.4 能量消耗模型
4.4 实验结果及分析
4.4.1 实验配置
4.4.2 超帧算法的实验结果及分析
4.5 本章小结
第5章 WirelessHART跨层路径选择与实时调度算法
5.1 引言
5.2 相关性工作
5.2.1 路由算法
5.2.2 深度学习
5.3 相关背景
5.3.1 RNN
5.3.2 LSTM
5.4 基于LSTM及蚁群算法的端到端路径选择算法
5.4.1 基站通信代价向量计算
5.4.2 基于LSTM模型的基站通信代价向量预测
5.4.3 基于回归分析的实时基站通信链路负载均衡算法
5.4.4 基于数据融合的超帧设计
5.5 实验数据及分析
5.5.1 实验环境配置
5.5.2 实验结果分析
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 课题展望
6.2.1 基于机器学习的路由协议与调度策略设计
6.2.2 无线工业控制网络安全性研究
参考文献
致谢
攻读学位期间参与科研项目及发表学术论文情况
外文论文
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3798543
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