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参考文献 24
附录 25
1绪论
1.1 引言
自组织无线传感器网络[1]（Self-Organizing Wireless Sensor Networks）作为当下的新兴技术，是目前国内外很多领域都着重研究的热点。自组织无线传感器网络被媒体周刊评为世界未来的四大高科技术。最近几年来，在美国军事部门以及其他研究部门的投资赞助下，科学家们对自组织无线传感器网络的研究已经涵盖了几乎所有能设计的方面，在如此高投入，深层次的研究下，目前自组织传感器网络目前在人们日常的家庭生活、军事战争、商业开发等领域均呈现出了相当光明的前景。
按照传感器网络（Sensor Networks）的研究历史，可以将其大致分为传感器、无线传感器、无线传感器网络这三大阶段，无线传感器网络又被称为多跳无线网络，大量的微型、低功耗的传感器节点组成了该网络。无线传感器网络目前被人们公认为互联网后时代最大的网络，同时被很多专业杂志一致评为在未来的一段时间内将会是最为影响人类生活的高科技新兴技术。在21世纪初期，ZigBee无线传感器网络以迅猛的速度发展起来。ZigBee协议作为专门用于无线传感器网络的通信协议能够是英语无线传感器的低花费、高容错性、低能量等要求，它的基础是IEEE 802.15.4。但是跟IEEE不同，众所周知IEEE只可以对低级MAC层进行处理，但是ZigBee在IEEE的基础上进行了更新，对网络层协议以及应用程序编程接口(Application Programming Interface)皆进行标准化。ZigBee有着自己独一无二的协议标准，该协议标准适应于较短距离的无线连接。ZigBee在无线网络技术基础上凭借着短距离、低速率的优势，已经渐渐地成为无线网络中协议最优先的选择[2]。
1.2论文研究的主要内容及意义
随着我们国家铁路交通系统的快速发展，现如今动车组已经被广泛的应用于各铁路干线上。相较铁路系统中普通的列车，动车组不仅在运行速度有了较大的提高，而且还使得铁路运营更加的安全节能。因而，动车组车辆在运行中的安全监测变得十分重要，并且监测的要求也随之增高。在这其中对于牵引电机温度的实时监测是保证动车组安全运行的重中之重。
近年来随着ZigBee技术逐渐的兴起，该技术是一种低复杂度、低功耗、低成本的无线通信技术，ZigBee技术的突飞猛进的发展主要目的是要创建一个“无所不在的传感器网络”。它的迅猛发展，为动车组安全监测系统的实现提供了有力的技术支撑。
本文分析了ZigBee技术的特点，以ZigBee技术为基础，对自组织传感器网络进行了详细的研究，设计了一种应用于动车组牵引电机温度监测报警系统的微功耗自组织无线传感器网络的协议结构，研发了一整套基于CC2530芯片，由主节点、路由节点、设备节点及相关设备组成的自组织传感器网络系统硬件，并完成了相关软件。在实际应用测试中进行了不断的优化，成功实现了自组织传感器网络在动车组上的应用。本文中实现的系统，对无线传感器网络在工业环境下的应用具有很好的参考价值。
1.3 ZigBee无线技术发展概况
在二十世纪七十年代后期，无线传感器网络基本的理论思想开始被人们所发现并加以研究，美国先进国防研究项目局（DARPA）在一九七八年率先成立了分布式传感器网络的工作组，而在一九八零年DARPA通过分布式传感器网络项目( DSN)的研究，宣告着传感器网络的研究正式开始，在二十世纪八十至九十年代，人们的研究主要重心放在军事领域上，无线传感器网络成为网络中心战的核心技术，从而拉开了无线传感器网络研究的序幕，直到二十世纪九十年代中后期各个领域都对无线传感器网络进行了深入的关注以及研究，通过这短短20年不到的时间，无线传感器网络技术随着无线通信、微处理器等技术的迅速发展其本身也以相当快的速度发展着，并且无线传感器网络技术被应用的方面也不断的扩大。当下，我国也有很多有关传感器网络方面的研究硕果，但大体上还仅仅位于起步的阶段，因此无线传感器网络技被我国各个领域专业的人们列为重点的研究对象[3]。
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