[發明專利]用于位移測量的無線傳感器網絡節點及測試方法

有效

• 申請號: 201310074665.2
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN103115596A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 楊裔;鄧毓博;李彩虹;李廉
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02;H04W84/18
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

1.一種用于位移測量的無線傳感器網絡節點，其特征在于，包括處理器模塊、通信模塊、電源模塊和傳感器模塊，所述通信模塊傳和感器模塊均電連接在處理器模塊上，所述電源模塊分別為處理器模塊、通信模塊和傳感器模塊提供電源，所述傳感器模塊包括加速度傳感器、方向傳感器、地磁傳感器和GPS模塊。

2.根據權利要求1所述的用于位移測量的無線傳感器網絡節點，其特征在于，所述電源模塊采用小型電池。

3.根據權利要求1或2所述的用于位移測量的無線傳感器網絡節點，其特征在于，所述傳感器模塊和處理器模塊間串聯放大電路，所述放大電路：包括運放器A1和運放器A2，所述運放器A1的反相輸入端串聯電阻R1，電阻R3和電容C2并聯在運放器A1的輸出端和反相輸入端之間，所述運放器A1的同相輸入端和地間串聯電阻R2，所述運放器A2的反相輸入端串聯電阻R5，電阻R7和電容C3并聯在運放器A2的輸出端和反相輸入端之間，所述運放器A2的同相輸入端和地間串聯電阻R6，所述運放器A1的輸出端和運放器A2的反相輸入端之間串聯電阻R4。

4.一種利用根據權利要求1至3所述的用于位移測量的無線傳感器網絡節點的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

將無線傳感器網絡節點放置在流體上，下文無線傳感器網絡節點簡稱為節點，節點上的速度傳感器采集節點自身運動的加速度，方向傳感器會采集節點的方向角度，利用節點的加速度數據和方向角度，通過積分運算計算得到節點的運動位移，并通過位移自校準方法、線位移校準機制和角位移校準機制對節點的運動位移進行校準。

5.根據權利要求4所述的用于位移測量的無線傳感器網絡節點，其特征在于，所述流體為泥石流或流沙。

6.根據權利要求4所述的用于位移測量的無線傳感器網絡節點，其特征在于，所述通過積分運算計算得到節點的運動位移中的積分運算具體如下：由加速度傳感器獲取線加速度值，分別是相對節點界面m、n、l三個方向的加速度數值記為：、????????????????????????????????????????????????、，由方向傳感器獲取節點姿態，可以得到節點界面x、y、z三個方向與地面空間坐標系之間的夾角數值，分別記為、、，

將線加速度數值投影到地面空間坐標系中分別計算，地面空間坐標系中的加速度值記為、、，則：

位移計算：三個方向上的位移記為、、，

則位移計算如下：????????

上述計算公式中起始速度，?為傳感器采樣時間，為時間點的傳感器移動速度；

將設置為采樣間隔60ms，這個時間間隔可由處理器獲取；

位移在計算的時候采用累加方式計算，即通過積分的方式得到長時間段內的位移數值，如公式所示：

????????????????????

上式中起始值為0，為時刻之后的位移。