專利名稱：用于位移測(cè)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于位移測(cè)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)的出現(xiàn),改變了人類與大自然的交互方法，開啟了無線傳感器廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用空間。現(xiàn)存無線傳感器節(jié)點(diǎn)主要集成溫度傳感器、濕度傳感器、氣體含量傳感器等一些常規(guī)傳感器，它們一般功能簡單，只是單純采集環(huán)境中的簡單信息，不具有采集和處理多元信息的功能。目前，眾多節(jié)點(diǎn)定位算法可用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。這些算法的思路大致相同:首先，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中部署一定比例的特殊節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)裝備有GPS接收機(jī)或可以通過其它特定方式獲取自身的地理坐標(biāo)，稱為參考節(jié)點(diǎn)(Reference Point)或錨節(jié)點(diǎn)；其它的節(jié)點(diǎn)稱為普通節(jié)點(diǎn)或未知節(jié)點(diǎn)(Unknown Node),這些節(jié)點(diǎn)測(cè)量與參考節(jié)點(diǎn)的距離、角度、相對(duì)位置關(guān)系或網(wǎng)絡(luò)連通性等信息，然后通過一定的計(jì)算，從而得出自身的坐標(biāo)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)定位算法通常可以分為距離測(cè)量、坐標(biāo)計(jì)算以及可選的循環(huán)求精三個(gè)階段。在上述過程中，普通節(jié)點(diǎn)通過測(cè)量與參考節(jié)點(diǎn)的距離或方位角度進(jìn)行定位的方法稱為基于測(cè)距(range-based)的定位算法；而不通過測(cè)量距離，僅依據(jù)節(jié)點(diǎn)間的相對(duì)位置關(guān)系或網(wǎng)絡(luò)連通性來進(jìn)行定位的方法稱為無需測(cè)距(range-free)的定位算法?，F(xiàn)存算法嚴(yán)重依賴于無線信號(hào)，眾所周知，無線電波受環(huán)境的影響很大，尤其是在惡劣環(huán)境中信號(hào)的穩(wěn)定性受到嚴(yán)重的考驗(yàn)，因此借用無線信號(hào)的節(jié)點(diǎn)定位算法一般精度都很低，大約在幾十米到幾百米。而現(xiàn)存利用無線信號(hào)計(jì)算位移的算法對(duì)小范圍位移的計(jì)算仍然束手無策，該實(shí)用新型可以填補(bǔ)這片空白。傳統(tǒng)的GPS系統(tǒng)雖然精度較高，但是存在嚴(yán)重的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象?！?br/>實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種用于位移測(cè)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量節(jié)點(diǎn)位移的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:—種用于位移測(cè)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，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。進(jìn)一步的，所述電源模塊采用小型電池。進(jìn)一步的，所述傳感器模塊和處理器模塊間串聯(lián)放大電路，所述放大電路:包括運(yùn)放器Al和運(yùn)放器A2，所述運(yùn)放器Al的反相輸入端串聯(lián)電阻R1，電阻R3和電容C2并聯(lián)在運(yùn)放器Al的輸出端和反相輸入端之間，所述運(yùn)放器Al的同相輸入端和地間串聯(lián)電阻R2，所述運(yùn)放器A2的反相輸入端串聯(lián)電阻R5，電阻R7和電容C3并聯(lián)在運(yùn)放器A2的輸出端和反相輸入端之間，所述運(yùn)放器A2的同相輸入端和地間串聯(lián)電阻R6，所述運(yùn)放器Al的輸出端和運(yùn)放器A2的反相輸入端之間串聯(lián)電阻R4。同時(shí)本實(shí)用新型的技術(shù)方案公開一種根據(jù)用于位移測(cè)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的測(cè)試方法，包括以下步驟:將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)放置在流體上，下文無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)簡稱為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)上的速度傳感器采集節(jié)點(diǎn)自身運(yùn)動(dòng)的加速度，方向傳感器會(huì)采集節(jié)點(diǎn)的方向角度，利用節(jié)點(diǎn)的加速度數(shù)據(jù)和方向角度，通過積分運(yùn)算計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位移，并通過位移自校準(zhǔn)方法、線位移校準(zhǔn)機(jī)制和角位移校準(zhǔn)機(jī)制對(duì)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位移進(jìn)行校準(zhǔn)。其中，所述流體為泥石流或流沙。所述通過積分運(yùn)算計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位移中的積分運(yùn)算具體如下:由加速度傳感器獲取線加速度值，分別是相對(duì)節(jié)點(diǎn)界面m、η、I三個(gè)方向的加速度數(shù)值記為:、
αν、α ,由方向傳感器獲取節(jié)點(diǎn)姿態(tài)，可以得到節(jié)點(diǎn)界面x、y、z三個(gè)方向與地面空間坐標(biāo)系之間的夾角數(shù)值，分別記為m將線加速度數(shù)值投影到地面空間坐標(biāo)系中分別計(jì)算，地面空間坐標(biāo)系中的加速度
值記為^S、^，則:
權(quán)利要求1.一種用于位移測(cè)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，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(jù)權(quán)利要求1所述的用于位移測(cè)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述電源模塊采用小型電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于位移測(cè)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述傳感器模塊和處理器模塊間串聯(lián)放大電路，所述放大電路:包括運(yùn)放器Al和運(yùn)放器A2，所述運(yùn)放器Al的反相輸入端串聯(lián)電阻R1，電阻R3和電容C2并聯(lián)在運(yùn)放器Al的輸出端和反相輸入端之間，所述運(yùn)放器Al的同相輸入端和地間串聯(lián)電阻R2，所述運(yùn)放器A2的反相輸入端串聯(lián)電阻R5，電阻R7和電容C3并聯(lián)在運(yùn)放器A2的輸出端和反相輸入端之間，所述運(yùn)放器A2的同相輸入端和地間串聯(lián)電阻R6 ，所述運(yùn)放器Al的輸出端和運(yùn)放器A2的反相輸入端之間串聯(lián)電阻R4。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于位移測(cè)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，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。從而達(dá)到精確測(cè)量節(jié)點(diǎn)位移的目的。
文檔編號(hào)G01B21/02GK203100712SQ201320106659
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者楊裔, 鄧毓博, 李彩虹, 李廉 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)