随着当代高铁技术的蓬勃发展,列车速度不断提升,铁道线路快速延伸,这就对列车到达预警的很多性能参数,如预警距离、系统功耗成本、扩展性、抗干扰性等提出了更高要求。面对这种情况,目前主流列车到达预警系统都或多或少地凸显出问题或局限性。首先,列车速度迅速提升导致预警距离的不断增大,传统的车载预警系统只能通过增大车载发射器功率来达到目标,能耗成本随之增加,即便如此,仍然难以满足实际高扩展性和强抗干扰性要求。其次,大量投入使用的列车道口监测系统,仍然无法将检测范围覆盖到铁道整个沿线,缺乏必要的灵活性,这对经常作业于铁道沿线的铁道维护部门人员构成了严重的威胁,预警通信网络的技术选用直接制约列车到达预警系统的功能完善。随着ZigBee技术的出现,低耗低成本高扩展性能已成为当前无线通信技术研究应用的热点。在这种背景下,本文结合震动检测传感器,设计了一个可行的基于ZigBee的列车到达预警系统,来实现列车到达的远距离检测和大范围覆盖预警,以此保障铁路沿线人员的生命财产安全。本文的主要工作与内容:1、论文首先对国内外主流列车到达预警方法进行了系统性的研究,分析了列车到达预警系统发展现状和存在的不足;2、论文对ZigBee相关的理论知识和前沿技术进行了较为全面深入的研究,将ZigBee技术与其他无线通信技术进行了比较和分析,探讨了ZigBee技术在本系统应用中的独特优势。接着分析了ZigBee协议栈架构,较为深入地研究了ZigBee网络通讯中的几个关键技术,如信道配置、网络拓扑、寻址方式、路由算法及通信实现过程。最后对系统开发中所使用的TI协议栈做了进一步的研究,并对ZigBee网络的重要性能指标做了细致分析;3、论文通过对现有列车到达预警系统技术及应用的研究,分析了其中的技术缺陷和应用瓶颈,提出了基于ZigBee技术的无线传感器网络解决架构,并给出预警系统的方案设计,其中包括系统的原理框架、工作流程、参数选定及系统可行性与可靠性的研究,为后续工作提供理论支撑;4、论文完成了基于ZigBee的列车到达预警系统。文中分别给出了系统的硬件和软件部分的具体设计。在硬件部分,分别对震动检测模块电路、ZigBee芯片CC2430外围接口电路和主控制模块电路完成了设计;在软件部分,对系统各组成模块提出了软件架构,并采用流程化的设计方式,实现了基于ZigBee无线网预警系统的数据检测、判断、传输和报警等具体流程设计与程序设计;5、论文对该预警系统进行集成调试与参数测试,通过分组测试结果表明,新的设计能够实现列车到达时的准确预警,系统运行正常,能满足非车载沿线预警的实际要求,实现了预警操作的透明化;6、论文最后对基于ZigBee技术的列车到达预警系统设计和实现中所做的具体研究以及创新性的工作做了简要总结,并指出该系统今后需要继续完善和改进的部分。采用ZigBee技术实现的新型列车到达预警系统,具有终端体积小、功耗低、成本少和组网方便等特点,实现了系统操作的透明化、预警的精准化以及信号的强抗干扰性,解决了大范围网络覆盖、系统高扩展性以及非车载等现实问题,对现有列车到达预警系统的性能和技术指标具有较大的提升。