1引言

1.1選題背景及研究意義
現(xiàn)今的鐵路控制系統(tǒng)，列車指揮和行車控制系統(tǒng)等系統(tǒng)的設(shè)備大量使用了微電子控制，為了不對(duì)這些系統(tǒng)造成干擾，就要消除室內(nèi)及鐵路沿線各電氣設(shè)備與接地極的電位差，以保證電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行；同時(shí)，為減少雷電對(duì)控制設(shè)備的影響，使大量的雷擊電流在侵入控制設(shè)備前就能被迅速有效地釋放。綜合貫通地線的出現(xiàn)解決了上述問(wèn)題，它是一種將鐵路系統(tǒng)上電氣設(shè)備統(tǒng)一接地的電纜，使得在很大范圍內(nèi)的鐵路電氣設(shè)備的接地電位保持一致，消除了由接地電位差引起的不平衡電流，快速消除了各種電磁干擾，并且迅速釋放了雷擊電流，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人員及設(shè)備的安全的有效防護(hù)。在鐵路上使用綜合貫通地線己經(jīng)得到了鐵路電務(wù)同行的廣泛認(rèn)可[1]。
綜合貫通地線內(nèi)部的芯線為銅質(zhì)材料，由于其價(jià)格昂貴，而且貫通地線在一般情況下帶電很小，一些不法分子利用此點(diǎn)想盡辦法從電纜溝里將貫通地線抽出或割斷。尤其在鐵路沿線的橋粱及隨道區(qū)段，綜合貫通地線無(wú)法埋地鋪設(shè)，使得上述現(xiàn)象頻繁發(fā)生。失去綜合貫通地線會(huì)對(duì)列車的行車安全造成極大的威脅，因?yàn)殍F路上所有電氣設(shè)備都是連接到綜合貫通地線上，一旦被抽出或割斷就會(huì)失去其所有的防護(hù)功能。有分析表明，如果某一區(qū)段的綜合貫通地線被割斷，則原本應(yīng)該流過(guò)貫通地線的電流會(huì)先經(jīng)過(guò)電纜再流向貫通地線，導(dǎo)致了該區(qū)段中因電纜電流過(guò)大而燒毀。為了防止上述危險(xiǎn)的情況發(fā)生，就需要在鋪設(shè)貫通地線時(shí)同時(shí)安裝監(jiān)測(cè)裝置并設(shè)計(jì)有效的貫通地線監(jiān)測(cè)方案，使得一旦貫通地線被盜，相關(guān)人員能在第一時(shí)間趕往現(xiàn)場(chǎng)對(duì)被盜處進(jìn)行重連，以保證列車的行車安全。
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1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
由于我國(guó)國(guó)情的特殊性，鐵路綜合貫通地線被盜的現(xiàn)象在我國(guó)較為常見，但是針對(duì)該問(wèn)題的研究卻很少。所以這里綜合了國(guó)內(nèi)外的電力行業(yè)對(duì)電纜的監(jiān)測(cè)及對(duì)貫通地線的監(jiān)測(cè)防盜所做的研宄，其中幾個(gè)比較有代表性的研宄成果如下：
(1)電壓電流檢測(cè)法
通過(guò)監(jiān)測(cè)電纜中流過(guò)的電流和電壓來(lái)判斷該電纜是否處于正常工作的狀態(tài)，如果監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)顯示電纜上有電壓但是沒(méi)有電流，就可以判斷被監(jiān)測(cè)的電纜發(fā)生了損壞或被盜的情況[2]。
對(duì)于貫通地線的監(jiān)測(cè)，本方法的弊端在于其只適合監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期通電的電纜，而鐵路綜合貫通地線是多點(diǎn)接地的，其上的電壓及流過(guò)的電流與接入它的電氣設(shè)備的工作情況和列車的運(yùn)行情況有關(guān)，所以電壓電流檢測(cè)法不能直接應(yīng)用于對(duì)貫通地線的監(jiān)測(cè)。
(2)電容探測(cè)法
利用一對(duì)空置電纜，將其終端短路，始端接入一諧振振蕩器。在這對(duì)空置電纜未受到損壞時(shí)，不會(huì)引起諧振振蕩器的振動(dòng)。而當(dāng)這對(duì)空置電纜被截?cái)鄷r(shí)，該對(duì)電纜就成為了電容量大小與截?cái)辔恢糜嘘P(guān)的電容，此時(shí)諧振振蕩器輸出信號(hào)的頻率與其電容量大小相關(guān)。利用輸出信號(hào)的頻率和電容量大小的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，就可以相對(duì)準(zhǔn)確地得到空置電纜被截?cái)嗟奈恢肹2]。這種方法的弊端在于需要添加一對(duì)額外的空置電纜，增加了成本上的負(fù)擔(dān)。并且現(xiàn)有的鐵路綜合貫通地線一般只有一根銅芯線，再無(wú)額外的空置電纜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也有很大難度，所以此方法也不能直接應(yīng)用于對(duì)貫通地線的監(jiān)測(cè)。
(3)電流傳感器配合
GSM短消息的監(jiān)測(cè)方案該方法是在不接觸綜合貫通地線的情況下，將監(jiān)測(cè)裝置上的無(wú)源電流傳感器環(huán)套在貫通地線上，傳感器上的感應(yīng)電流大小隨貫通地線上流過(guò)的電流的變化而變化。將感應(yīng)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)輸入到監(jiān)測(cè)裝置的微處理器中。微處理器經(jīng)過(guò)運(yùn)算將輸入的信號(hào)還原為真實(shí)的貫通地線電流大小數(shù)據(jù)，并通過(guò)GSM短消息將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控微機(jī)。這種監(jiān)測(cè)裝置在貫通地線沿線多點(diǎn)鋪設(shè)，這樣若只有某一監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)為0，而其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)正常時(shí)，即可判斷該點(diǎn)處貫通地線出現(xiàn)了損壞或盜竊[3]。
該方案是專門針對(duì)貫通地線監(jiān)測(cè)而提出的，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)貫通地線狀態(tài)的有效監(jiān)測(cè)。不過(guò)該方案實(shí)際應(yīng)用起來(lái)依然有著一定的弊端，比如GSM模塊的耗電量較大，若沒(méi)有有效的功耗管理就需要頻繁地為設(shè)備更換電源，極大浪費(fèi)人力；再者一些遠(yuǎn)離基站的鐵路沿線或險(xiǎn)道內(nèi)并沒(méi)有GSM網(wǎng)絡(luò)的覆蓋或信號(hào)微弱，在這樣的條件下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能否有效且及時(shí)地發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控微機(jī)就成了問(wèn)題。
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2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能主要為穩(wěn)定性高，發(fā)送延遲低，接入延遲低，吞吐量高等等，而其中最為關(guān)鍵的性能為低功耗。由于無(wú)限傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備的工作環(huán)境較為惡劣、更換電源比較困難，所以最大限度降低它的功耗就顯得非常關(guān)鍵。另外，由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有統(tǒng)一的控制中心，節(jié)點(diǎn)設(shè)備也都是分布式工作的，因此無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能主要取決于各節(jié)點(diǎn)設(shè)備的性能。但是由于節(jié)點(diǎn)設(shè)備易受周圍環(huán)境影響，再加上對(duì)功耗嚴(yán)格的限制，這些特性也給無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。

2.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述
近些年來(lái)，無(wú)線傳感器和無(wú)線通信的技術(shù)突飛猛進(jìn)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也隨之迅速發(fā)展，現(xiàn)在的很多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)都會(huì)使用一些成本很低的傳感器來(lái)做監(jiān)測(cè)并取得需要的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而進(jìn)行更深入的研究和預(yù)測(cè)。通過(guò)這樣的方式可以避免由于人們親身去獲取數(shù)據(jù)所帶來(lái)的危險(xiǎn)。當(dāng)然，人們使用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的時(shí)也需要考慮它自身的一些限制，比如有限的能量資源供應(yīng)，有限的信道資源等等。下面就對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及協(xié)議特點(diǎn)進(jìn)行介紹。
2.1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備組成的監(jiān)測(cè)區(qū)域、負(fù)責(zé)收集并處理數(shù)據(jù)的中心節(jié)點(diǎn)設(shè)備以及后臺(tái)與之相關(guān)的處理部分組成，它們協(xié)同工作，共同完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)和對(duì)數(shù)據(jù)的收集等任務(wù)。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)設(shè)備用來(lái)收集監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息，然后把信息發(fā)送給中心節(jié)點(diǎn)設(shè)備，最后中心節(jié)點(diǎn)通過(guò)因特網(wǎng)將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程微機(jī)。
節(jié)點(diǎn)設(shè)備是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵組成部分，它要負(fù)責(zé)完成所有的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和采集，如果節(jié)點(diǎn)設(shè)備失效，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰。節(jié)點(diǎn)設(shè)備是一個(gè)包括傳感器、微處理器和功耗管理模塊的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)最大的特點(diǎn)就是監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，這也就要求了節(jié)點(diǎn)設(shè)備的成本要相對(duì)較低。所以，節(jié)點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)算能力、通信能力和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力也相應(yīng)較低。一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由許多這樣的節(jié)點(diǎn)設(shè)備組成，因此相較其它的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著自身的一些特點(diǎn)，如節(jié)點(diǎn)設(shè)備數(shù)量巨大、功耗被限制較低、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞绞阶兓�靈活，并且網(wǎng)絡(luò)是由自組織方式構(gòu)成的，可以自主配置和自主維護(hù)[4]。
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2.2IEEE802.15.4/ZigBee 協(xié)議概述
IEEE802.15.4/ZigBee是一個(gè)新興的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在已經(jīng)在各種實(shí)際需求中有了廣泛的應(yīng)用。它主要的特點(diǎn)是傳輸距離短，傳輸速率低。IEEE802.15.4/ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)是ffiEE802.15.4部分，正EE802.15.4處理的是物理層協(xié)議和MAC層協(xié)議。后來(lái)ZigBee聯(lián)盟成立，ZigBee聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化了協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層和API，同時(shí)還開發(fā)了協(xié)議的安全層。IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議具有簡(jiǎn)潔緊湊、功能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因此在許多行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。完整的ffiEE802.15.4/ZigBee協(xié)議模型如圖2-2所示。

圖2-2 IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議模型示意圖
Figure 2-2 The System Structure of IEEE802.15.4/ZigBee Protocol
由圖 2-2 可知，IEEE802.15.4/ZigBee 協(xié)議是由 ffiEE802.15.4 小組和 ZigBee 聯(lián)盟兩個(gè)組織共同制定完成的協(xié)議規(guī)范-其中IEEE802.15.4小組主要負(fù)責(zé)制定MAC層和物理層標(biāo)準(zhǔn)，而ZigBee聯(lián)盟則負(fù)責(zé)制定網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和安全層等標(biāo)準(zhǔn)。下面就對(duì)物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層的功能進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
2.2.1 物理層（PHY)
2.2.1.1物理層概述
物理層（PHY)定義了無(wú)線信道的接口，為物理層的數(shù)據(jù)和管理提供了相關(guān)服務(wù)。物理層（PHY)的數(shù)據(jù)服務(wù)主要負(fù)責(zé)在無(wú)線信道上對(duì)數(shù)據(jù)的收發(fā)，物理層(PHY)的管理服務(wù)主要負(fù)責(zé)對(duì)一個(gè)由物理層的有關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)。
物理層的數(shù)據(jù)服務(wù)功能包括以下五個(gè)方面：
(1)激活和休眠射頻收發(fā)機(jī)；
(2)檢測(cè)信道能量；
(3)檢測(cè)接收到數(shù)據(jù)的鏈路質(zhì)量指示；(4)對(duì)空閑信道的評(píng)估；(5)無(wú)線收發(fā)數(shù)據(jù)。
(4)對(duì)信道能量的檢測(cè)為網(wǎng)絡(luò)層提供了選擇信道的依據(jù)。它主要是對(duì)目標(biāo)信道中的信號(hào)功率強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，由于能量檢測(cè)不具備解碼功能，所以檢測(cè)的結(jié)果是同時(shí)包含信號(hào)和噪聲功率的總功率。
對(duì)空閑信道的評(píng)估是用來(lái)判斷信道是否處于空閑狀態(tài)。IEEE802.15.4規(guī)范定義了三種空閑信道的評(píng)估方式：第一種是判斷信道的信號(hào)能量大小，當(dāng)信號(hào)能量大小低于某一設(shè)定的限值就會(huì)認(rèn)為該信道空閑；第二種是判斷信道中無(wú)線信號(hào)的兩方面特征，即載波頻率和擴(kuò)頻信號(hào)的特征；第三種是對(duì)前兩種方式的綜合，同時(shí)對(duì)信號(hào)強(qiáng)度大小和特征進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)判斷信道是否空閑。
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2.2.1.2物理層載波調(diào)制和DSSS技術(shù)
物理層定義了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和三個(gè)載波頻段用于無(wú)線收發(fā)數(shù)據(jù)，三個(gè)頻段分別為868MHz、915MHz和2.4GHz。這三個(gè)載波頻段共提供了 27個(gè)信道：其中868MHz頻段有1個(gè)信道，915MHz頻段有10個(gè)信道，2.4GHz頻段有16個(gè)信道。具體的頻率和信道分配示意圖如圖2-3所示。

圖2-3頻率和信道分配示意圖
Figure 2-3 Distribution Channel and Frequency
物理層三個(gè)載波頻段都使用了直接序列擴(kuò)頻(DSSS)技術(shù)，物理層數(shù)據(jù)包格式也都相同，而其區(qū)別在于傳輸速率、調(diào)制方式和頻碼片速率的不同。詳細(xì)見下表 2-1:

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3 基于IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議的多信道MAC方案設(shè)計(jì)......................12
3.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議概述..............................12
3.1.1無(wú)線傳感器MAC協(xié)議的分類.........................................12
3.1.2無(wú)線傳感器MAC協(xié)議所面臨的問(wèn)題..............................13
3.2IEEE802.15.4/ZigBee 協(xié)議的接入機(jī)制.................................14
3.2.1時(shí)隙CSMA/CA機(jī)制介紹....................................14
3.2.2非時(shí)隙CSMA/CA機(jī)制介紹...................................16
3.3 隱藏終端和暴露終端.................................18
3.3.1 隱藏終端.............................18
3.3.2暴露終端...........................19
3.4 基于IEEE802.15.4/ZigBee的多信道MAC方案設(shè)計(jì)........................20
3.4.1基于IEEE802.15.4/ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)...........................20
3.4.2基于IEEE802.15.4/ZigBee的多信道分配方式設(shè)計(jì)......................24
3.4.3基于CSMA/CA的自適應(yīng)MAC接入機(jī)制設(shè)計(jì)......................................32
3.5 本章小結(jié)....................................36
4  基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的貫通地線監(jiān)測(cè)方案.............................38
4.1單點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備.................................38
4.1.1數(shù)據(jù)采集部分................................38
4.1.2數(shù)據(jù)發(fā)送部分...................................39
4.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).................................39
4.2.1鐵路貫通地線沿線的場(chǎng)景特點(diǎn).........................40
4.2.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)...............................40
4.3 定時(shí)休眠機(jī)制......................................41
4.4 數(shù)據(jù)傳輸格式設(shè)計(jì)..................................41

4.4.1 ZigBee協(xié)議棧數(shù)據(jù)包格式................................41
4.4.2 ZigBee協(xié)議各層幀格式分析.............................43
4.4.3 APS凈荷數(shù)據(jù)格式的設(shè)計(jì).................................45
4.5 本章小結(jié)................................................48

5 IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議的抗電磁干擾能力分析

在對(duì)貫通地線的實(shí)際監(jiān)測(cè)中，設(shè)備會(huì)遇到各種各樣的同頻電磁干擾，其中的干擾源主要以Wi-Fi和電氣化鐵道的射頻干擾為主。對(duì)于Wi-Fi的電磁干擾，可以通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)時(shí)對(duì)可用信道掃描，選擇無(wú)干擾的最佳信道搭建網(wǎng)絡(luò)以避免使用被Wi-Fi占用的信道。再通過(guò)第三章中提到的MAC層的CSMA/CA信道接入機(jī)制，即接入信道前對(duì)信道進(jìn)行掃描，待信道空閑且無(wú)干擾時(shí)再接入進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，保證避幵了 Wi-Fi干擾的同時(shí)，也減弱了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的干擾和沖突。
而對(duì)于電氣化鐵道的射頻干擾，首先要分析一下其干擾的特性。電氣化鐵路上弓網(wǎng)離線等問(wèn)題引起的無(wú)線電磁干擾大致可以分為穩(wěn)態(tài)和脈沖兩種類型。電氣化射頻的脈沖干擾幅度較高，但持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，通常在1μs之內(nèi)。而穩(wěn)態(tài)電磁干擾的幅度可以參考EN50121-2[22]中鐵路系統(tǒng)對(duì)外界電磁發(fā)射限值的要求，由于目前規(guī)定的電磁頻率上限為IGHz，而2GHz頻段并未設(shè)要求，而且對(duì)應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)距軌道中心有10m的距離。這里，依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)中的限值曲線進(jìn)行合理的推算，得出在30MHz時(shí)場(chǎng)強(qiáng)大小限值數(shù)據(jù)為lOOdB V/m，每10倍頻率下降20dB，貝ij在ZigBee工作頻帶3GHz附近的場(chǎng)強(qiáng)大小約為60dBPμV/m (相當(dāng)于ImV/m)。
從信噪比指標(biāo)上看，IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定2.4GHz無(wú)線設(shè)備的接受靈敏度最小值為-85dBm(本方案所使用的設(shè)備靈敏度為-97dBm)，相當(dāng)于l0dBμV/m(3.16/μV/m)。ZigBee模塊的信噪比為86.5dB，由上文可知環(huán)境中的干擾場(chǎng)強(qiáng)為60dBμV/m。由以上數(shù)據(jù)計(jì)算可知，ZigBee設(shè)備的信噪比及靈敏度指標(biāo)滿足在電氣化鐵路穩(wěn)態(tài)電磁干擾環(huán)境下正常使用。除此之外，ZigBee協(xié)議自身也有著一些非常有效的抗同頻電磁干擾的措施，對(duì)環(huán)境中的穩(wěn)態(tài)電磁干擾及脈沖電磁干擾都可以從容應(yīng)對(duì)，下面就對(duì)MAC層的差錯(cuò)校驗(yàn)編碼十六位CRC校驗(yàn)以及物理層的直接序列擴(kuò)頻通信方式進(jìn)行詳細(xì)分析。5.1十六位CRC校驗(yàn)的抗干擾性能分析
在本文上一章中提到過(guò)，在IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議的MAC層數(shù)據(jù)格式包含了傾校驗(yàn)序列（FCS)，其使用的就是一組十六位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC-16)，生成多項(xiàng)式為：g(x)=xi6+xi2+x5+l。CRC校驗(yàn)是信息通信領(lǐng)域中最常用的差錯(cuò)校驗(yàn)編碼，其目的在于對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)誤碼，則對(duì)出現(xiàn)誤碼的頓進(jìn)行重傳，通過(guò)這樣的方式也可在一定程度上抵抗電氣化鐵路環(huán)境下的穩(wěn)態(tài)及脈沖等電磁干擾。
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6總結(jié)與展望

6.1總結(jié)
本論文首先提出了一種基于IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道MAC方案，意在解決在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中長(zhǎng)期存在的隱形終端和暴露終端等問(wèn)題。而后針對(duì)我國(guó)鐵路綜合貫通地線屢屢被盜這一問(wèn)題，使用DEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種對(duì)貫通地線的監(jiān)測(cè)方案。該方案解決了對(duì)綜合貫通地線的丟失或損壞無(wú)法及時(shí)得知和維修的問(wèn)題，保證了列車的行車安全，同時(shí)使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的方案解決了過(guò)去的監(jiān)測(cè)方案在實(shí)際實(shí)施中的一些弊端，為方案今后的真正應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后對(duì)IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議的抗電磁干擾性能進(jìn)行了分析，并通過(guò)仿真證明了其可靠性完全可以勝任對(duì)貫通地線的監(jiān)測(cè)。
本論文的主要研究成果如下：
(1)基于IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議提出了一種使用分簇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多信道MAC機(jī)制，從理論上解決了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一直以來(lái)存在的隱形終端和暴露終端等問(wèn)題；
(2)根據(jù)鐵路綜合貫通地線的現(xiàn)狀，提出一種基于IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)貫通地線監(jiān)測(cè)方案，并就監(jiān)測(cè)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、定時(shí)休眠機(jī)制及數(shù)據(jù)傳輸格式幾方面對(duì)方案進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)；
(3)通過(guò)理論數(shù)據(jù)分析和Simulink仿真分析兩方面對(duì)BEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議的抗干擾性能進(jìn)行了分析，證明了其數(shù)據(jù)可以在電氣化鐵路環(huán)境的電磁干擾下可靠傳輸。
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參考文獻(xiàn)（略）