用于集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控的wsid信息感知系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控的WSID信息感知系統(tǒng)及方法，所述方法包括：WSID標(biāo)簽通過分簇算法分為WSID標(biāo)簽簇頭和WSID標(biāo)簽簇成員；WSID基站發(fā)送系統(tǒng)啟動(dòng)命令給WSID中繼節(jié)點(diǎn)，WSID中繼節(jié)點(diǎn)將信號(hào)發(fā)送至WSID網(wǎng)關(guān)；WSID網(wǎng)關(guān)對(duì)WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭做時(shí)間同步處理，WSID標(biāo)簽簇頭對(duì)WSID標(biāo)簽簇成員做時(shí)間同步；若WSID標(biāo)簽簇成員采集到的振動(dòng)信號(hào)大于設(shè)定的閾值，則將振動(dòng)信號(hào)及集裝箱ID等信息發(fā)送至WSID標(biāo)簽簇頭，WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)將信號(hào)發(fā)送至監(jiān)控終端。安裝在移動(dòng)機(jī)械吊頭上的移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)收到WSID標(biāo)簽的信號(hào)后，通過GPS模塊采集水平位置信息，并發(fā)送至監(jiān)控終端，監(jiān)控終端通過虛擬現(xiàn)實(shí)、GIS等技術(shù)確定集裝箱的三維位置，實(shí)現(xiàn)集裝箱的安全監(jiān)控和跟蹤、定位。
【專利說明】用于集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控的WSID信息感知系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集裝箱管控方法，尤其是一種用于例如集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控、第三方集裝箱物流管控，以及類貨物物流管控等場合的WSID信息感知系統(tǒng)及感知方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，集裝箱的管理主要分為2個(gè)部分:1、集裝箱的使用和調(diào)度管理，包括集裝箱的分配、調(diào)度、起租、退租、保險(xiǎn)、修理、報(bào)失等集裝箱業(yè)務(wù)信息的管理；2、集裝箱實(shí)時(shí)信息的管理，包括集裝箱的位置信息、分類信息、箱體內(nèi)貨物等。對(duì)于第2部分中的很多實(shí)時(shí)信息，多數(shù)情況下通過增加大量人力成本來解決。
[0003]正是由于缺少對(duì)第2部分信息的系統(tǒng)性管理，目前集裝箱運(yùn)輸系統(tǒng)存在著以下較明顯的缺陷:
[0004]1.由于集裝箱自身是不載有信息的，在運(yùn)輸過程中，無法隨時(shí)獲知貨物的情況，無法隨時(shí)確定集裝箱在整條供應(yīng)鏈中所處的位置，對(duì)集裝箱的流向和識(shí)別只能靠人工操作，大大影響了運(yùn)輸、裝卸和管理效率。
[0005]2.堆場內(nèi)集裝箱箱位不準(zhǔn)問題，在貨主提箱時(shí)，堆場人員很難提供準(zhǔn)確的箱位，一般只提供在某個(gè)區(qū)域，因此造成貨主、理貨員四處查找，延長了貨主提箱的時(shí)間，降低堆場作業(yè)效率。無法實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過程的完全透明和“無縫銜接式”的實(shí)時(shí)作業(yè)，也越來越多地制約著世界海運(yùn)供應(yīng)鏈的發(fā)展。
[0006]3.集裝箱時(shí)有出現(xiàn)如被盜、被破壞等異常情況發(fā)生而不能及時(shí)報(bào)告給監(jiān)控管理人員予以處理，造成財(cái)產(chǎn)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明目的:提供一種用于集裝箱管控的WSID感知系統(tǒng)和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的至少部分問題。
[0008]技術(shù)方案:一種用于集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控的WSID信息感知系統(tǒng),包括:
[0009]WSID標(biāo)簽，安裝在集裝箱上，用于存儲(chǔ)集裝箱的ID、感知集裝箱的狀態(tài)信息以及存儲(chǔ)集裝箱的基本信息；WSID標(biāo)簽通過分簇算法分為WSID標(biāo)簽簇頭和WSID標(biāo)簽簇成員，WSID標(biāo)簽簇成員將采集到的振動(dòng)信號(hào)傳送至WSID標(biāo)簽簇頭；
[0010]WSID節(jié)點(diǎn)，安裝在堆場照明燈柱或臨時(shí)設(shè)立的安裝點(diǎn)，用于WSID標(biāo)簽簇頭自組網(wǎng)和無線信號(hào)收發(fā)；
[0011 ] WSID網(wǎng)關(guān)，由堆場基礎(chǔ)供電設(shè)施供電，用于對(duì)WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭做時(shí)間同步處理，WSID網(wǎng)關(guān)一直處于偵聽狀態(tài)，作為WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭的根節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)接收WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭自組網(wǎng)傳來的信號(hào)；
[0012]各WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭通過自組網(wǎng)的方法將信號(hào)傳輸至WSID網(wǎng)關(guān)，WSID網(wǎng)關(guān)對(duì)WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)做時(shí)間同步處理，保證各WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步，WSID標(biāo)簽簇頭再對(duì)WSID標(biāo)簽簇成員采用雙向成對(duì)同步算法做時(shí)間同步處理，即WSID網(wǎng)關(guān)作為時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步；
[0013]WSID中繼節(jié)點(diǎn)，由堆場基礎(chǔ)供電設(shè)施供電，接收WSID網(wǎng)關(guān)的信號(hào)并負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)WSID網(wǎng)關(guān)和WSID基站之間的數(shù)據(jù)包；
[0014]WSID基站，設(shè)置在港口堆場的監(jiān)控室內(nèi)，通過串口與監(jiān)控室內(nèi)的本地監(jiān)控終端相連，作為WSID網(wǎng)絡(luò)和本地監(jiān)控終端的連接點(diǎn)；WSID基站通過無線通信模塊收到WSID中繼節(jié)點(diǎn)傳來的集裝箱ID號(hào)和集裝箱的振動(dòng)信號(hào)，并把集裝箱ID號(hào)和集裝箱的振動(dòng)信號(hào)通過串口發(fā)往本地監(jiān)控終端；
[0015]移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)，安裝于吊頭的中間位置，當(dāng)其收到來自WSID標(biāo)簽廣播的信號(hào)后，觸發(fā)移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)上的GPS模塊獲取集裝箱在堆場中的位置信息，并將由安裝在集裝箱上的WSID標(biāo)簽傳來的ID號(hào)和位置信息以及集裝箱的其他基本信息的身份溯源融合后發(fā)送至移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)，通過移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)中的2G/3G模塊傳送至監(jiān)控終端，監(jiān)控終端軟件根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和GIS等技術(shù)確定集裝箱準(zhǔn)確的位置信息；
[0016]移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)，安裝于移動(dòng)機(jī)械駕駛室內(nèi)，用于接收來自移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)采集及轉(zhuǎn)發(fā)的信息，或直接接收來自WSID標(biāo)簽的信號(hào)，并觸發(fā)GPS模塊采集位置信息，將信號(hào)融合后通過2G/3G模塊傳輸至港口的監(jiān)控終端。
[0017]一種用于集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控的WSID信息感知方法，基于上述的信息感知系統(tǒng)，并包括如下步驟:
[0018]1.1.WSID標(biāo)簽、WSID節(jié)點(diǎn)、WSID網(wǎng)關(guān)、WSID中繼節(jié)點(diǎn)、WSID基站、移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上電初始化；
[0019]1.1.1.WSID基站發(fā)出系統(tǒng)預(yù)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包給WSID中繼節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)至1.6 ;
[0020]1.1.2.WSID標(biāo)簽采集振動(dòng)信號(hào)，若振動(dòng)信號(hào)的R〈閾值M，WSID標(biāo)簽計(jì)算自身的權(quán)值來判斷是否擔(dān)任簇頭，并啟動(dòng)分簇定時(shí)器Timerl，轉(zhuǎn)至1.2 ;若振動(dòng)信號(hào)的R>閾值M，轉(zhuǎn)至 1.11.2 ；
[0021]1.2.WSID標(biāo)簽的分簇定時(shí)器Timerl時(shí)間到，則根據(jù)自身的權(quán)值Weight來判斷是否擔(dān)任簇頭，其中Weight=Energy/ (count+1), Energy為標(biāo)簽的能量，count為已經(jīng)擔(dān)任簇頭的次數(shù)，按照以下規(guī)則判斷是否擔(dān)任簇頭；
[0022]1.2.1.若Weight值比收到的鄰居節(jié)點(diǎn)的Weight值都大，則將自己設(shè)為簇頭節(jié)點(diǎn)，count加I,簇頭標(biāo)志位置I ；
[0023]1.2.2.若Weight值比收到的某鄰居節(jié)點(diǎn)的Weight值小，則將自己設(shè)為簇成員節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置O ;
[0024]1.2.3.若Weight值和鄰居節(jié)點(diǎn)中最大的Weight值相等，則比較ID號(hào)，ID號(hào)小則設(shè)為簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置1，ID大則設(shè)為簇成員節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置O ;
[0025]1.3.WSID標(biāo)簽簇頭廣播簇頭節(jié)點(diǎn)消息，尋找簇成員節(jié)點(diǎn):
[0026]1.3.1.WSID標(biāo)簽簇成員收到簇頭的消息后，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度，選擇信號(hào)強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)作為自身的簇頭節(jié)點(diǎn)，并記錄在Head中，入簇標(biāo)志位置1，同時(shí)對(duì)簇頭節(jié)點(diǎn)反饋入簇信息；
[0027]1.3.2.WSID標(biāo)簽簇頭收到簇成員的入簇消息后，將成員節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)加入到成員列表中MemberList ;根據(jù)MemberList中簇成員的數(shù)目，WSID標(biāo)簽簇頭產(chǎn)生一個(gè)TDMA時(shí)隙表，調(diào)度簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間，入簇標(biāo)志位置I ;[0028]1.4.分簇完成后，WSID標(biāo)簽簇頭廣播時(shí)間同步請(qǐng)求消息；
[0029]1.5.WSID節(jié)點(diǎn)上電初始化后，無線收發(fā)模塊處于偵聽狀態(tài)；若收到WSID標(biāo)簽簇頭的時(shí)間同步請(qǐng)求消息，則廣播轉(zhuǎn)發(fā)該時(shí)間同步請(qǐng)求消息；
[0030]1.6.WSID中繼節(jié)點(diǎn)收到系統(tǒng)預(yù)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包后，將系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至WSID網(wǎng)關(guān)，并保持偵聽狀態(tài)；
[0031]1.7.WSID網(wǎng)關(guān)收到系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包后，保持偵聽狀態(tài)；
[0032]1.7.1.若未收到WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭時(shí)間同步請(qǐng)求消息，則繼續(xù)保持偵聽狀；
[0033]1.7.2.若收到WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭時(shí)間同步請(qǐng)求消息則開始對(duì)WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭作時(shí)間同步處理，轉(zhuǎn)至1.8 ；
[0034]1.8.WSID網(wǎng)關(guān)廣播分層消息，WSID網(wǎng)關(guān)的層次號(hào)Ievell (指以WSID網(wǎng)關(guān)為根節(jié)點(diǎn)，WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭為子節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中的層次號(hào))為O ;
[0035]1.8.1.WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭收到分層消息后，根據(jù)分層消息中的層次號(hào)得到自己的層次號(hào)Ievell (數(shù)據(jù)包中的層次號(hào)+1)，并記錄上傳節(jié)點(diǎn)的ID ；
[0036]1.8.2.WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭得到自己的層次號(hào)Ievell后，再廣播分層消息給下層節(jié)點(diǎn)，若收到下層節(jié)點(diǎn)廣播的分層消息，記錄WSID節(jié)點(diǎn)的下傳節(jié)點(diǎn)；
[0037]1.9.各WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭都有自己的層次號(hào)及上傳節(jié)點(diǎn)和下傳節(jié)點(diǎn)后，WSID網(wǎng)關(guān)廣播同步消息，以雙向成對(duì)同步算法同步第一層節(jié)點(diǎn)，同樣的第一層節(jié)點(diǎn)以同樣的方法同步第二層節(jié)點(diǎn)，即上層節(jié)點(diǎn)以雙向成對(duì)同步算法同步下層節(jié)點(diǎn)；
[0038]1.10.WSID標(biāo)簽簇頭根據(jù)產(chǎn)生的TDMA時(shí)隙表，用雙向成對(duì)同步算法對(duì)WSID標(biāo)簽簇成員作時(shí)間同步處理；此時(shí)保證了全網(wǎng)的時(shí)間同步；此時(shí)，WSID標(biāo)簽開啟分簇時(shí)間同步定時(shí)器 Timer3 ；
[0039]1.10.1.分簇時(shí)間同步定時(shí)器Timer3時(shí)間未到，若是WSID標(biāo)簽簇頭采集自身的信號(hào)并偵聽簇成員的異常信號(hào)；若是WSID標(biāo)簽簇成員關(guān)閉收發(fā)模塊，進(jìn)入睡眠狀態(tài)；
[0040]1.10.2.分簇時(shí)間同步定時(shí)器Timer3時(shí)間到，WSID標(biāo)簽簇成員喚醒，WSID標(biāo)簽簇頭的網(wǎng)絡(luò)層次號(hào)置0，進(jìn)入下一輪分簇與時(shí)間同步，轉(zhuǎn)至1.1.2 ;
[0041]1.11.WSID標(biāo)簽采集到振動(dòng)信號(hào):
[0042]1.11.1.WSID標(biāo)簽簇成員采集到的振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M，則WSID標(biāo)簽簇成員繼續(xù)保持睡眠狀態(tài);WSID標(biāo)簽簇頭采集到的振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M，則不轉(zhuǎn)發(fā)；
[0043]1.11.2.WSID標(biāo)簽簇成員采集到的振動(dòng)信號(hào)R>閾值M，則WSID標(biāo)簽簇成員的收發(fā)模塊喚醒，將信號(hào)發(fā)送至本節(jié)點(diǎn)的簇頭節(jié)點(diǎn)；若是WSID標(biāo)簽簇頭采集到的信號(hào)，則WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)將信號(hào)發(fā)送至WSID網(wǎng)關(guān)，通過WSID中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送至WSID基站；若WSID標(biāo)簽中未記錄自己的簇頭節(jié)點(diǎn)且本身也不是簇頭節(jié)點(diǎn)，則廣播異常信號(hào)，WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭(非該WSID標(biāo)簽的簇頭)收到該異常信號(hào)則轉(zhuǎn)發(fā)，直至發(fā)送至WSID基站；WSID基站將信號(hào)發(fā)送至監(jiān)控終端，轉(zhuǎn)至1.12 ；
[0044]1.12.WSID標(biāo)簽簇成員將信號(hào)發(fā)送至本節(jié)點(diǎn)的簇頭節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)自主網(wǎng)將信號(hào)發(fā)送至WSID網(wǎng)關(guān)后，廣播自身的ID號(hào)和振動(dòng)信號(hào)；移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)收到WSID標(biāo)簽廣播的信號(hào)，則發(fā)送反饋信號(hào)給WSID標(biāo)簽；[0045]1.12.1.若WSID標(biāo)簽接收到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)，則繼續(xù)廣播；當(dāng)采集的振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M后，則計(jì)算自身的權(quán)值，廣播入簇請(qǐng)求信號(hào)轉(zhuǎn)至1.1.2 ;
[0046]1.12.2.若WSID標(biāo)簽未偵聽到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)，轉(zhuǎn)至1.11 ；
[0047]1.13.若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)偵聽到WSID標(biāo)簽的信號(hào)，則移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)反饋信號(hào)給WSID標(biāo)簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標(biāo)簽的ID及振動(dòng)信號(hào)發(fā)送至移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)，通過移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端；
[0048]1.14.若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)偵聽到WSID標(biāo)簽的信號(hào)，則移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)反饋信號(hào)給WSID標(biāo)簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標(biāo)簽的ID及振動(dòng)信號(hào)通過移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端；若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)偵聽到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，則將信號(hào)通過2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端；
[0049]1.15.若監(jiān)控終端接收到WSID基站的數(shù)據(jù)，則根據(jù)獲取數(shù)據(jù)包中的ID號(hào)判斷該集裝箱是否是正常的調(diào)度操作，如果該ID號(hào)的集裝箱不在調(diào)度計(jì)劃表中，則監(jiān)控終端啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)提醒工作人員去現(xiàn)場查看并采取相應(yīng)的措施；若監(jiān)控終端收到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，則監(jiān)控終端軟件根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)通過虛擬現(xiàn)實(shí)、GIS等技術(shù)確定集裝箱準(zhǔn)確的位置信息。
[0050]有益效果:本發(fā)明用于集裝箱的信息感知方法解決了集裝箱分區(qū)、分排的水平二維定位，并且絕對(duì)精度在系統(tǒng)可推廣性應(yīng)用的低硬件成本的情況下達(dá)到< lm，并配合監(jiān)控終端軟件運(yùn)用GIS和VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)分層的第三維定位，并解決了港口集裝箱管控最重要的進(jìn)港、出港身份溯源及其同時(shí)又是難度最大的港區(qū)堆場內(nèi)集裝箱的分區(qū)、分排和分層定位(三維定位)以及防盜等異常情況的防范問題，大大提高了作業(yè)效率，降低了財(cái)產(chǎn)損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0051]圖1是集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控系統(tǒng)框圖。
[0052]圖2是WSID標(biāo)簽結(jié)構(gòu)圖。
[0053]圖3是WSID節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。
[0054]圖4是WSID網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)圖。
[0055]圖5是WSID基站結(jié)構(gòu)圖。
[0056]圖6是移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。
[0057]圖7是移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。
[0058]圖8是本發(fā)明監(jiān)控方法的主程序流程圖。
[0059]圖9是WSID標(biāo)簽程序流程圖。
[0060]圖10是WSID節(jié)點(diǎn)的程序流程圖。
[0061]圖11是WSID網(wǎng)關(guān)的程序流程圖。
[0062]圖12是WSID標(biāo)簽分簇算法流程圖。
[0063]圖13是時(shí)間同步算法流程圖。[0064]圖14是自組網(wǎng)算法流程圖。
[0065]圖15是移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0066]如圖1所示，用于集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控系統(tǒng)包括WSID標(biāo)簽、WSID節(jié)點(diǎn)3、WSID網(wǎng)關(guān)4、WSID中繼節(jié)點(diǎn)5、WSID基站6、移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)11、移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)10以及本地監(jiān)控終端7、移動(dòng)監(jiān)控終端8和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心9等。WSID標(biāo)簽安裝在集裝箱I上，采集集裝箱的振動(dòng)信號(hào)若大于設(shè)定的閾值，則將振動(dòng)信號(hào)和集裝箱ID傳輸至WSID標(biāo)簽簇頭21，WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)將信號(hào)發(fā)送至WSID網(wǎng)關(guān)，WSID網(wǎng)關(guān)通過WSID中繼節(jié)點(diǎn)將信號(hào)發(fā)送至WSID基站，由基站將數(shù)據(jù)發(fā)送至本地監(jiān)控終端，監(jiān)控終端根據(jù)集裝箱調(diào)度計(jì)劃表判斷該集裝箱是否是正常的調(diào)度操作，從而保證集裝箱的安全。
[0067]此外，WSID網(wǎng)關(guān)作為WSID網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭做時(shí)間同步處理，WSID標(biāo)簽簇頭對(duì)WSID標(biāo)簽簇成員22做時(shí)間同步處理。另外，由GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)分別安裝在移動(dòng)機(jī)械的吊頭和移動(dòng)機(jī)械12的駕駛室內(nèi)，當(dāng)搬運(yùn)集裝箱時(shí)，WSID標(biāo)簽采集到的振動(dòng)信號(hào)大于設(shè)定的閾值，則通過WSID標(biāo)簽的無線收發(fā)模塊將振動(dòng)信號(hào)和集裝箱的ID號(hào)發(fā)送至移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)，并觸發(fā)其位置信息采集單元采集位置信息，通過2G/3G模塊將位置信息和集裝箱ID號(hào)發(fā)放至監(jiān)控終端。監(jiān)控終端根據(jù)采集到的位置信息通過一定的算法及虛擬現(xiàn)實(shí)、GIS等技術(shù)實(shí)現(xiàn)集裝箱在堆場內(nèi)的跟蹤及定位(三維定位，集裝箱的位置信息精確到區(qū)、排、層)。
[0068]如圖2所示，WSID標(biāo)簽主要在第I處理器單元控制下，通過傳感器單元定時(shí)地采集集裝箱的振動(dòng)信號(hào)。第I無線收發(fā)單元處于休眠狀態(tài)，若采集到的振動(dòng)信號(hào)大于設(shè)定的閾值，則第I無線收發(fā)單元喚醒，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于第I存儲(chǔ)器單元，第I調(diào)試及通信接口方便程序的調(diào)試，傳感器電源單元為傳感器單元提供電源，第I電源單元為除傳感器單元以外的傳感器節(jié)點(diǎn)提供電源。
[0069]如圖3所示，WSID節(jié)點(diǎn)主要在第2處理器單元控制下，通過第2無線收發(fā)單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步收發(fā)，臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于第2存儲(chǔ)器單元，第2調(diào)試及通信接口方便程序的調(diào)試，第2電源單元為WSID節(jié)點(diǎn)提供電源。
[0070]如圖4所示，WSID網(wǎng)關(guān)主要在第3處理器單元控制下，通過第3無線收發(fā)單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步收發(fā)，臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于第3存儲(chǔ)器單元，第3調(diào)試及通信接口方便程序的調(diào)試，第2電源單元為WSID網(wǎng)關(guān)提供電源。
[0071 ] 如圖5所示，WSID基站主要在第4處理器單元控制下，通過第4無線收發(fā)單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步收發(fā)，臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于第4存儲(chǔ)器單元，第4調(diào)試及通信接口方便程序的調(diào)試，第4電源單元為WSID基站提供電源，PC接口單元為與本地監(jiān)控終端通信的接口單元。
[0072]如圖6所示，移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)主要在第5處理器單元控制下，通過第5無線收發(fā)單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步收發(fā)，臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于第5存儲(chǔ)器單元，第5調(diào)試及通信接口方便程序的調(diào)試，第I位置信息采集單元采集集裝箱的位置信息，第5電源單元為移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)提供電源。[0073]如圖7所示，移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)主要在第6處理器單元控制下，通過第6無線收發(fā)單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步收發(fā)，臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于第6存儲(chǔ)器單元，第6調(diào)試及通信接口方便程序的調(diào)試，第2位置信息采集單元采集集裝箱及移動(dòng)機(jī)械的位置信息，第6電源單元為移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)(除2G/3G模塊)提供電源，第7電源單元為2G/3G模塊提供電源。
[0074]實(shí)施例1
[0075]如圖1所示的集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)(包括WSID標(biāo)簽、WSID節(jié)點(diǎn)、WSID網(wǎng)關(guān)、WSID中繼節(jié)點(diǎn)、WSID基站、移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn))上電并進(jìn)行初始化。WSID標(biāo)簽初始化其無線收發(fā)單元，使其處于信息接收狀態(tài)；初始化傳感單元，準(zhǔn)備采集數(shù)據(jù)。WSID節(jié)點(diǎn)、WSID網(wǎng)關(guān)、WSID中繼節(jié)點(diǎn)初始化其無線收發(fā)單元，使其處于信息收發(fā)狀態(tài)。WSID基站初始化其無線收發(fā)單元，準(zhǔn)備啟動(dòng)系統(tǒng)。移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)，初始化其無線收發(fā)單元，使其處于信息接收狀態(tài)，并初始化GPS模塊，準(zhǔn)備位置信息的采集，移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)初始化2G/3G模塊，使其處于數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)。
[0076]如圖8所示，本港口集裝箱信息感知方法包括下列步驟:
[0077]1.1.WSID標(biāo)簽、WSID節(jié)點(diǎn)、WSID網(wǎng)關(guān)、WSID中繼節(jié)點(diǎn)、WSID基站、移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上電初始化；
[0078]1.1.1.WSID基站發(fā)出系統(tǒng)預(yù)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包給WSID中繼節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)至1.6 ；
[0079]1.1.2.WSID標(biāo)簽采集振動(dòng)信號(hào)，若振動(dòng)信號(hào)的R〈閾值M，WSID標(biāo)簽計(jì)算自身的權(quán)值來判斷是否擔(dān)任簇頭，并啟動(dòng)分簇定時(shí)器Timerl，轉(zhuǎn)至1.2 ;若振動(dòng)信號(hào)的R>閾值M，轉(zhuǎn)至 1.11.2。
[0080]1.2.WSID標(biāo)簽的分簇定時(shí)器Timerl時(shí)間到，則根據(jù)自身的權(quán)值Weight來判斷是否擔(dān)任簇頭，其中Weight=Energy/ (count+1), Energy為標(biāo)簽的能量，count為已經(jīng)擔(dān)任簇頭的次數(shù)，按照以下規(guī)則判斷是否擔(dān)任簇頭；
[0081]1.2.1.若Weight值比收到的鄰居節(jié)點(diǎn)的Weight值都大，則將自己設(shè)為簇頭節(jié)點(diǎn)，count加I,簇頭標(biāo)志位置I ；
[0082]1.2.2.若Weight值比收到的某鄰居節(jié)點(diǎn)的Weight值小，則將自己設(shè)為簇成員節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置O ;
[0083]1.2.3.若Weight值和鄰居節(jié)點(diǎn)中最大的Weight值相等，則比較ID號(hào)，ID號(hào)小則設(shè)為簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置1，ID大則設(shè)為簇成員節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置O ;
[0084]1.3.WSID標(biāo)簽簇頭廣播簇頭節(jié)點(diǎn)消息，尋找簇成員節(jié)點(diǎn):
[0085]1.3.1.WSID標(biāo)簽簇成員收到簇頭的消息后，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度，選擇信號(hào)強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)作為自身的簇頭節(jié)點(diǎn)，并記錄在Head中，入簇標(biāo)志位置1，同時(shí)對(duì)簇頭節(jié)點(diǎn)反饋入簇信息；
[0086]1.3.2.WSID標(biāo)簽簇頭收到簇成員的入簇消息后，將成員節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)加入到成員列表中MemberList。根據(jù)MemberList中簇成員的數(shù)目，WSID標(biāo)簽簇頭產(chǎn)生一個(gè)TDMA時(shí)隙表，調(diào)度簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間，入簇標(biāo)志位置I ;
[0087]1.4.分簇完成后，WSID標(biāo)簽簇頭廣播時(shí)間同步請(qǐng)求消息；
[0088]1.5.WSID節(jié)點(diǎn)上電初始化后，無線收發(fā)模塊處于偵聽狀態(tài)。若收到WSID標(biāo)簽簇頭的時(shí)間同步請(qǐng)求消息，則廣播轉(zhuǎn)發(fā)該時(shí)間同步請(qǐng)求消息；[0089]1.6.WSID中繼節(jié)點(diǎn)收到系統(tǒng)預(yù)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包后，將系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至WSID網(wǎng)關(guān)，并保持偵聽狀態(tài)；
[0090]1.7.WSID網(wǎng)關(guān)收到系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包后，保持偵聽狀態(tài)；
[0091]1.7.1.若未收到WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭時(shí)間同步請(qǐng)求消息，則繼續(xù)保持偵聽狀；
[0092]1.7.2.若收到WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭時(shí)間同步請(qǐng)求消息則開始對(duì)WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭作時(shí)間同步處理，轉(zhuǎn)至1.8 ；
[0093]1.8.WSID網(wǎng)關(guān)廣播分層消息，WSID網(wǎng)關(guān)的層次號(hào)Ievell (指以WSID網(wǎng)關(guān)為根節(jié)點(diǎn)，WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭為子節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中的層次號(hào))為O ;
[0094]1.8.1.WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭收到分層消息后，根據(jù)分層消息中的層次號(hào)得到自己的層次號(hào)Ievell (數(shù)據(jù)包中的層次號(hào)+1)，并記錄上傳節(jié)點(diǎn)的ID ；
[0095]1.8.2.WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭得到自己的層次號(hào)Ievell后，再廣播分層消息給下層節(jié)點(diǎn)，若收到下層節(jié)點(diǎn)廣播的分層消息，記錄WSID節(jié)點(diǎn)的下傳節(jié)點(diǎn)；
[0096]1.9.各WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭都有自己的層次號(hào)及上傳節(jié)點(diǎn)和下傳節(jié)點(diǎn)后，WSID網(wǎng)關(guān)廣播同步消息，以雙向成對(duì)同步算法同步第一層節(jié)點(diǎn)，同樣的第一層節(jié)點(diǎn)以同樣的方法同步第二層節(jié)點(diǎn)，即上層節(jié)點(diǎn)以雙向成對(duì)同步算法同步下層節(jié)點(diǎn)；
[0097]1.10.WSID標(biāo)簽簇頭根據(jù)產(chǎn)生的TDMA時(shí)隙表，用雙向成對(duì)同步算法對(duì)WSID標(biāo)簽簇成員作時(shí)間同步處理。此時(shí)保證了全網(wǎng)的時(shí)間同步。此時(shí)，WSID標(biāo)簽開啟分簇時(shí)間同步定時(shí)器 Timer3 ；
[0098]1.10.1.分簇時(shí)間同步定時(shí)器Timer3時(shí)間未到，若是WSID標(biāo)簽簇頭采集自身的信號(hào)并偵聽簇成員的異常信號(hào)；若是WSID標(biāo)簽簇成員關(guān)閉收發(fā)模塊，進(jìn)入睡眠狀態(tài)；
[0099]1.10.2.分簇時(shí)間同步定時(shí)器Timer3時(shí)間到，WSID標(biāo)簽簇成員喚醒，WSID標(biāo)簽簇頭的網(wǎng)絡(luò)層次號(hào)置0，進(jìn)入下一輪分簇與時(shí)間同步，轉(zhuǎn)至1.1.2 ;
[0100]1.11.WSID標(biāo)簽采集到振動(dòng)信號(hào):
[0101]1.11.1.WSID標(biāo)簽簇成員采集到的振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M，則WSID標(biāo)簽簇成員繼續(xù)保持睡眠狀態(tài);WSID標(biāo)簽簇頭采集到的振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M，則不轉(zhuǎn)發(fā)；
[0102]1.11.2.WSID標(biāo)簽簇成員采集到的振動(dòng)信號(hào)R>閾值M，則WSID標(biāo)簽簇成員的收發(fā)模塊喚醒，將信號(hào)發(fā)送至本節(jié)點(diǎn)的簇頭節(jié)點(diǎn)；若是WSID標(biāo)簽簇頭采集到的信號(hào)，則WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)將信號(hào)發(fā)送至WSID網(wǎng)關(guān)，通過WSID中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送至WSID基站；若WSID標(biāo)簽中未記錄自己的簇頭節(jié)點(diǎn)且本身也不是簇頭節(jié)點(diǎn)，則廣播異常信號(hào)，WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭(非該WSID標(biāo)簽的簇頭)收到該異常信號(hào)則轉(zhuǎn)發(fā)，直至發(fā)送至WSID基站；WSID基站將信號(hào)發(fā)送至監(jiān)控終端，轉(zhuǎn)至1.12。
[0103]1.12.WSID標(biāo)簽簇成員將信號(hào)發(fā)送至本節(jié)點(diǎn)的簇頭節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)自主網(wǎng)將信號(hào)發(fā)送至WSID網(wǎng)關(guān)后，廣播自身的ID號(hào)和振動(dòng)信號(hào)。移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)收到WSID標(biāo)簽廣播的信號(hào)，則發(fā)送反饋信號(hào)給WSID標(biāo)簽；
[0104]1.12.1.若WSID標(biāo)簽接收到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)，則繼續(xù)廣播。當(dāng)采集的振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M后，則計(jì)算自身的權(quán)值，廣播入簇請(qǐng)求信號(hào)轉(zhuǎn)至1.1.2。[0105]1.12.2.若WSID標(biāo)簽未偵聽到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)，轉(zhuǎn)至1.11。
[0106]1.13.若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)偵聽到WSID標(biāo)簽的信號(hào)，則移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)反饋信號(hào)給WSID標(biāo)簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標(biāo)簽的ID及振動(dòng)信號(hào)發(fā)送至移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)，通過移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端。
[0107]1.14.若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)偵聽到WSID標(biāo)簽的信號(hào)，則移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)反饋信號(hào)給WSID標(biāo)簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標(biāo)簽的ID及振動(dòng)信號(hào)通過移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端；若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)偵聽到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，則將信號(hào)通過2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端。
[0108]1.15.若監(jiān)控終端接收到WSID基站的數(shù)據(jù)，則根據(jù)獲取數(shù)據(jù)包中的ID號(hào)判斷該集裝箱是否是正常的調(diào)度操作，如果該ID號(hào)的集裝箱不在調(diào)度計(jì)劃表中，則監(jiān)控終端啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)提醒工作人員去現(xiàn)場查看并采取相應(yīng)的措施。若監(jiān)控終端收到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，則監(jiān)控終端軟件根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)通過虛擬現(xiàn)實(shí)、GIS等技術(shù)確定集裝箱準(zhǔn)確的位置信息(位置信息精確到區(qū)、排、層)。
[0109]系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)上電初始化后，首先WSID基站接收監(jiān)控終端的系統(tǒng)啟動(dòng)命令，發(fā)送系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包給WSID中繼節(jié)點(diǎn)，WSID中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送給WSID網(wǎng)關(guān)。
[0110]表1為系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包格式:其中數(shù)據(jù)包類型為0x01表示系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包。在整個(gè)系統(tǒng)中，凡是要廣播的數(shù)據(jù)包，都有一個(gè)字段，就是生命期。生命期保證每個(gè)數(shù)據(jù)包只被廣播一次，相鄰一段時(shí)間，節(jié)點(diǎn)收到相同的生命期的數(shù)據(jù)包就會(huì)忽略。這樣就不會(huì)引起廣播風(fēng)暴，浪費(fèi)系統(tǒng)的能量。
[0111]表1系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包的格式
[0112]
【權(quán)利要求】
1.一種用于集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控的WSID信息感知系統(tǒng)，其特征在于，包括: WSID標(biāo)簽，安裝在集裝箱上，用于存儲(chǔ)集裝箱的ID、感知集裝箱的狀態(tài)信息以及存儲(chǔ)集裝箱的基本信息；WSID標(biāo)簽通過分簇算法分為WSID標(biāo)簽簇頭和WSID標(biāo)簽簇成員，WSID標(biāo)簽簇成員將采集到的振動(dòng)信號(hào)傳送至WSID標(biāo)簽簇頭； WSID節(jié)點(diǎn)，安裝在堆場照明燈柱或臨時(shí)設(shè)立的安裝點(diǎn)，用于WSID標(biāo)簽簇頭自組網(wǎng)和無線信號(hào)收發(fā)； WSID網(wǎng)關(guān)，由堆場基礎(chǔ)供電設(shè)施供電，用于對(duì)WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭做時(shí)間同步處理，WSID網(wǎng)關(guān)一直處于偵聽狀態(tài)，作為WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭的根節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)接收WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭自組網(wǎng)傳來的信號(hào)； 各WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭通過自組網(wǎng)的方法將信號(hào)傳輸至WSID網(wǎng)關(guān)，WSID網(wǎng)關(guān)對(duì)WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)做時(shí)間同步處理，保證各WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步，WSID標(biāo)簽簇頭再對(duì)WSID標(biāo)簽簇成員采用雙向成對(duì)同步算法做時(shí)間同步處理，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步； WSID中繼節(jié)點(diǎn)，由堆場基礎(chǔ)供電設(shè)施供電，接收WSID網(wǎng)關(guān)的信號(hào)并負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)WSID網(wǎng)關(guān)和WSID基站之間的數(shù)據(jù)包； WSID基站，設(shè)置在港口堆場的監(jiān)控室內(nèi)，通過串口與監(jiān)控室內(nèi)的本地監(jiān)控終端相連，作為WSID網(wǎng)絡(luò)和本地監(jiān)控終端的連接點(diǎn)；WSID基站通過無線通信模塊收到WSID中繼節(jié)點(diǎn)傳來的集裝箱ID號(hào)和集 裝箱的振動(dòng)信號(hào)，并把集裝箱ID號(hào)和集裝箱的振動(dòng)信號(hào)通過串口發(fā)往本地監(jiān)控終端； 移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)，安裝于吊頭的中間位置，當(dāng)其收到來自WSID標(biāo)簽廣播的信號(hào)后，觸發(fā)移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)上的GPS模塊獲取集裝箱在堆場中的位置信息，并將由安裝在集裝箱上的WSID標(biāo)簽傳來的ID號(hào)和位置信息以及集裝箱的其他基本信息的身份溯源融合后發(fā)送至移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)，通過移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)中的2G/3G模塊傳送至監(jiān)控終端，監(jiān)控終端軟件根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和GIS等技術(shù)確定集裝箱準(zhǔn)確的位置信息； 移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)，安裝于移動(dòng)機(jī)械駕駛室內(nèi)，用于接收來自移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)采集及轉(zhuǎn)發(fā)的信息，或直接接收來自WSID標(biāo)簽的信號(hào)，并觸發(fā)GPS模塊采集位置信息，將信號(hào)融合后通過2G/3G模塊傳輸至港口的監(jiān)控終端。
2.一種用于集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控的WSID信息感知方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1所述的信息感知系統(tǒng)，并包括如下步驟: 。1.1.WSID標(biāo)簽、WSID節(jié)點(diǎn)、WSID網(wǎng)關(guān)、WSID中繼節(jié)點(diǎn)、WSID基站、移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上電初始化； 。1.1.1.WSID基站發(fā)出系統(tǒng)預(yù)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包給WSID中繼節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)至1.6 ； . 1.1.2.WSID標(biāo)簽采集振動(dòng)信號(hào)，若振動(dòng)信號(hào)的R〈閾值M，WSID標(biāo)簽計(jì)算自身的權(quán)值來判斷是否擔(dān)任簇頭，并啟動(dòng)分簇定時(shí)器Timerl，轉(zhuǎn)至1.2 ;若振動(dòng)信號(hào)的R>閾值M，轉(zhuǎn)至 1.11.2 ； . 1.2.WSID標(biāo)簽的分簇定時(shí)器Timerl時(shí)間到，則根據(jù)自身的權(quán)值Weight來判斷是否擔(dān)任簇頭，其中Weight=Energy /(count+1),Energy為標(biāo)簽的能量,count為已經(jīng)擔(dān)任簇頭的次數(shù)，按照以下規(guī)則判斷是否擔(dān)任簇頭；(1.2.1.若Weight值比收到的鄰居節(jié)點(diǎn)的Weight值都大，則將自己設(shè)為簇頭節(jié)點(diǎn)，count加I,簇頭標(biāo)志位置I ； (1.2.2.若Weight值比收到的某鄰居節(jié)點(diǎn)的Weight值小，則將自己設(shè)為簇成員節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置O ; (1.2.3.若Weight值和鄰居節(jié)點(diǎn)中最大的Weight值相等，則比較ID號(hào)，ID號(hào)小則設(shè)為簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置1，ID大則設(shè)為簇成員節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置O ; (1.3.WSID標(biāo)簽簇頭廣播簇頭節(jié)點(diǎn)消息,尋找簇成員節(jié)點(diǎn):1.3.1.WSID標(biāo)簽簇成員收到簇頭的消息后，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度，選擇信號(hào)強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)作為自身的簇頭節(jié)點(diǎn)，并記錄在Head中，入簇標(biāo)志位置1，同時(shí)對(duì)簇頭節(jié)點(diǎn)反饋入簇信息；1.3.2.WSID標(biāo)簽簇頭收到簇成員的入簇消息后，將成員節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)加入到成員列表中MemberList ;根據(jù)MemberList中簇成員的數(shù)目，WSID標(biāo)簽簇頭產(chǎn)生一個(gè)TDMA時(shí)隙表，調(diào)度簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間，入簇標(biāo)志位置I ; (1.4.分簇完成后，WSID標(biāo)簽簇頭廣播時(shí)間同步請(qǐng)求消息； (1.5.WSID節(jié)點(diǎn)上電初始化后，無線收發(fā)模塊處于偵聽狀態(tài)；若收到WSID標(biāo)簽簇頭的時(shí)間同步請(qǐng)求消息，則廣播轉(zhuǎn)發(fā)該時(shí)間同步請(qǐng)求消息； (1.6.WSID中繼節(jié)點(diǎn)收到系統(tǒng)預(yù)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包后，將系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至WSID網(wǎng)關(guān)，并保持偵聽狀態(tài)； (1.7.WSID網(wǎng)關(guān)收到系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包后，保持偵聽狀態(tài)； (1.7.1.若未收到WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭時(shí)間同步請(qǐng)求消息，則繼續(xù)保持偵聽狀； (1.7.2.若收到WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭時(shí)間同步請(qǐng)求消息則開始對(duì)WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭作時(shí)間同步處理，轉(zhuǎn)至1.8; (1.8.WSID網(wǎng)關(guān)廣播分層消息，WSID網(wǎng)關(guān)的層次號(hào)Ievell為O, Ievell指以WSID網(wǎng)關(guān)為根節(jié)點(diǎn)，WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭為子節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中的層次號(hào)； (1.8.1.WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭收到分層消息后，根據(jù)分層消息中的層次號(hào)得到自己的層次號(hào)levell，即數(shù)據(jù)包中的層次號(hào)+1，并記錄上傳節(jié)點(diǎn)的ID ； (1.8.2.WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭得到自己的層次號(hào)Ievell后，再廣播分層消息給下層節(jié)點(diǎn)，若收到下層節(jié)點(diǎn)廣播的分層消息，記錄WSID節(jié)點(diǎn)的下傳節(jié)點(diǎn)； (1.9.各WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭都有自己的層次號(hào)及上傳節(jié)點(diǎn)和下傳節(jié)點(diǎn)后，WSID網(wǎng)關(guān)廣播同步消息，以雙向成對(duì)同步算法同步第一層節(jié)點(diǎn)，同樣的第一層節(jié)點(diǎn)以同樣的方法同步第二層節(jié)點(diǎn)，即上層節(jié)點(diǎn)以雙向成對(duì)同步算法同步下層節(jié)點(diǎn)； (1.10.WSID標(biāo)簽簇頭根據(jù)產(chǎn)生的TDMA時(shí)隙表，用雙向成對(duì)同步算法對(duì)WSID標(biāo)簽簇成員作時(shí)間同步處理；此時(shí)保證了全網(wǎng)的時(shí)間同步；此時(shí)，WSID標(biāo)簽開啟分簇時(shí)間同步定時(shí)器 Timer3 ； (1.10.1.分簇時(shí)間同步定時(shí)器Timer3時(shí)間未到，若是WSID標(biāo)簽簇頭采集自身的信號(hào)并偵聽簇成員的異常信號(hào)；若是WSID標(biāo)簽簇成員關(guān)閉收發(fā)模塊，進(jìn)入睡眠狀態(tài)； (1.10.2.分簇時(shí)間同步定時(shí)器Timer3時(shí)間到，WSID標(biāo)簽簇成員喚醒，WSID標(biāo)簽簇頭的網(wǎng)絡(luò)層次號(hào)置0，進(jìn)入下一輪分簇與時(shí)間同步，轉(zhuǎn)至1.1.2； (1.11.WSID標(biāo)簽采集到振動(dòng)信號(hào):.1.11.1.WSID標(biāo)簽簇成員采集到的振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M，則WSID標(biāo)簽簇成員繼續(xù)保持睡眠狀態(tài);WSID標(biāo)簽簇頭采集到的振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M，則不轉(zhuǎn)發(fā)； .1.11.2.WSID標(biāo)簽簇成員采集到的振動(dòng)信號(hào)R>閾值M，則WSID標(biāo)簽簇成員的收發(fā)模塊喚醒，將信號(hào)發(fā)送至本節(jié)點(diǎn)的簇頭節(jié)點(diǎn)；若是WSID標(biāo)簽簇頭采集到的信號(hào)，則WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)將信號(hào)發(fā)送至WSID網(wǎng)關(guān)，通過WSID中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送至WSID基站；若WSID標(biāo)簽中未記錄自己的簇頭節(jié)點(diǎn)且本身也不是簇頭節(jié)點(diǎn)，則廣播異常信號(hào)，WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭收到該異常信號(hào)則轉(zhuǎn)發(fā)，直至發(fā)送至WSID基站；WSID基站將信號(hào)發(fā)送至監(jiān)控終端，轉(zhuǎn)至1.12； . 1.12.WSID標(biāo)簽簇成員將信號(hào)發(fā)送至本節(jié)點(diǎn)的簇頭節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)自主網(wǎng)將信號(hào)發(fā)送至WSID網(wǎng)關(guān)后，廣播自身的ID號(hào)和振動(dòng)信號(hào)；移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)收到WSID標(biāo)簽廣播的信號(hào)，則發(fā)送反饋信號(hào)給WSID標(biāo)簽； . 1.12.1.若WSID標(biāo)簽接收到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)，則繼續(xù)廣播；當(dāng)采集的振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M后，則計(jì)算自身的權(quán)值，廣播入簇請(qǐng)求信號(hào)轉(zhuǎn)至1.1.2； .1.12.2.若WSID標(biāo)簽未偵聽到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)，轉(zhuǎn)至1.11 ； .1.13.若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)偵聽到WSID標(biāo)簽的信號(hào)，則移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)反饋信號(hào)給WSID標(biāo)簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標(biāo)簽的ID及振動(dòng)信號(hào)發(fā)送至移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)，通過移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端； . 1.14.若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)偵聽到WSID標(biāo)簽的信號(hào)，則移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)反饋信號(hào)給WSID標(biāo)簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標(biāo)簽的ID及振動(dòng)信號(hào)通過移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端；若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)偵聽到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，則將信號(hào)通過2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端； . 1.15.若監(jiān)控終端接收到WSID基站的數(shù)據(jù)，則根據(jù)獲取數(shù)據(jù)包中的ID號(hào)判斷該集裝箱是否是正常的調(diào)度操作，如果該ID號(hào)的集裝箱不在調(diào)度計(jì)劃表中，則監(jiān)控終端啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)提醒工作人員去現(xiàn)場查看并采取相應(yīng)的措施；若監(jiān)控終端收到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，則監(jiān)控終端軟件根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)通過虛擬現(xiàn)實(shí)、GIS等技術(shù)確定集裝箱準(zhǔn)確的位置信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，WSID標(biāo)簽的工作流程進(jìn)一步包括下列步驟: .2.1.WSID標(biāo)簽上電初始化，網(wǎng)絡(luò)層次號(hào)Ievell設(shè)為O，擔(dān)任簇頭的次數(shù)count值為O,入港標(biāo)志位置O ; .2.2.WSID標(biāo)簽采集振動(dòng)信號(hào)R，若振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M，開啟定時(shí)器Timer4，定時(shí)器時(shí)間到，則轉(zhuǎn)至2.3 ;若振動(dòng)信號(hào)R>閾值M,則轉(zhuǎn)至2.8; .2.3.WSID標(biāo)簽計(jì)算自身的權(quán)值來判斷是否擔(dān)任簇頭，然后周期性地向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播分簇報(bào)文且接收鄰居節(jié)點(diǎn)的報(bào)文，進(jìn)行分簇處理；.2.4.分簇完成后，入簇標(biāo)志位置1，WSID標(biāo)簽簇頭廣播時(shí)間同步請(qǐng)求消息；WSID節(jié)點(diǎn)收到時(shí)間同步請(qǐng)求信號(hào)廣播轉(zhuǎn)發(fā)該時(shí)間同步請(qǐng)求消息； .2.5.若WSID網(wǎng)關(guān)收到時(shí)間同步請(qǐng)求消息后，WSID網(wǎng)關(guān)廣播用于時(shí)間同步的分層消息； .2.6. 各WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)都得到自身的層次號(hào)后，等待WSID網(wǎng)關(guān)的雙向成對(duì)同步算法的時(shí)間同步處理;WSID網(wǎng)關(guān)以雙向成對(duì)同步算法同步第一層WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)，同樣的第一層WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)以同樣的方法同步第二層WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)，即上層節(jié)點(diǎn)以雙向成對(duì)同步算法同步下層節(jié)點(diǎn)，使得所有的WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)都時(shí)間同步； .2.7.WSID標(biāo)簽簇頭時(shí)間同步完成后，對(duì)簇內(nèi)的簇成員時(shí)間同步，根據(jù)產(chǎn)生的TDMA時(shí)隙表，用雙向成對(duì)同步算法對(duì)WSID標(biāo)簽簇成員作時(shí)間同步處理；此時(shí)保證了全網(wǎng)的時(shí)間同步；此時(shí)，WSID標(biāo)簽開啟分簇定時(shí)器Timer3 ； .2.7.1.分簇定時(shí)器Timer3時(shí)間未到，且采集到的振動(dòng)信號(hào)R小于閾值M，若是WSID標(biāo)簽簇頭采集自身的信號(hào)并偵聽簇成員的異常信號(hào)；若是WSID標(biāo)簽簇成員傳感模塊采集振動(dòng)信號(hào)，收發(fā)模塊關(guān)閉，進(jìn)入睡眠狀態(tài)； .2.7.2.分簇時(shí)間同步定時(shí)器Timer3時(shí)間到，WSID標(biāo)簽喚醒，WSID標(biāo)簽簇頭網(wǎng)絡(luò)層次號(hào)Ievell置O,進(jìn)入下一輪分簇和時(shí)間同步,轉(zhuǎn)至2.3 ； .2.8.WSID標(biāo)簽簇成員采集振動(dòng)信號(hào)R，若R〈閾值M,則WSID標(biāo)簽繼續(xù)保持原來的狀態(tài)；若R大于閾值M，則轉(zhuǎn)至2.8.1或2.8.2 ； .2.8.1.若WSID標(biāo)簽已完成分簇，入簇標(biāo)志位為1，記錄了自身的簇頭節(jié)點(diǎn)或本身就是簇頭節(jié)點(diǎn)，則WSID標(biāo)簽簇成員喚醒，開啟無線通信模塊，WSID標(biāo)簽簇成員將信號(hào)發(fā)送至WSID標(biāo)簽簇頭，WSID標(biāo)簽簇頭和WSID節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)將信號(hào)發(fā)送至WSID網(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)發(fā)送完后轉(zhuǎn)至2.8.3 ; .2.8.2.若WSID標(biāo)簽未分簇，入簇標(biāo)志位為O，不存在屬于自身的簇頭節(jié)點(diǎn)，則WSID標(biāo)簽廣播異常信號(hào)，其他節(jié)點(diǎn)WSID節(jié)點(diǎn)或其它WSID標(biāo)簽的簇頭節(jié)點(diǎn)收到該異常信號(hào)則轉(zhuǎn)發(fā)，直至發(fā)送至WSID基站；WSID基站將信號(hào)發(fā)送至監(jiān)控終端，數(shù)據(jù)發(fā)送完后轉(zhuǎn)至2.8.3 ； .2.8.3.WSID標(biāo)簽檢查入港標(biāo)志位，若入港標(biāo)志位為O，則無線收發(fā)模塊廣播WSID標(biāo)簽的ID號(hào)及WSID標(biāo)簽中的其他基本信息的身份溯源，并將入港標(biāo)志位置I ;若入港標(biāo)志位為1，則無線收發(fā)模塊只廣播WSID標(biāo)簽的ID號(hào)和振動(dòng)信號(hào)； .2.8.3.1.若WSID標(biāo)簽收到移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)后，繼續(xù)廣播ID號(hào)和振動(dòng)信號(hào)；當(dāng)采集到的振動(dòng)信號(hào)R〈閾值M，則轉(zhuǎn)至2.2 ； .2.8.3.2.若WSID標(biāo)簽未收到反饋信號(hào)，則轉(zhuǎn)至2.8。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，WSID節(jié)點(diǎn)的工作流程進(jìn)一步包括下列步驟: .3.1.WSID節(jié)點(diǎn)上電初始化，網(wǎng)絡(luò)層次號(hào)Ievell置為O，無線模塊處于偵聽狀態(tài)； .3.2.WSID節(jié)點(diǎn)收到來自WSID標(biāo)簽簇頭的時(shí)間同步請(qǐng)求消息，則廣播轉(zhuǎn)發(fā)該消息； .3.3.WSID網(wǎng)關(guān)收到來自WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭的時(shí)間同步請(qǐng)求消息后廣播用于時(shí)間同步的分層消息，WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭根據(jù)分層消息得到自己的層次號(hào)、上傳節(jié)點(diǎn)和下傳節(jié)點(diǎn)； .3.4.各WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭都得到自身的層次號(hào)后，等待WSID網(wǎng)關(guān)的雙向成對(duì)同步算法的時(shí)間同步處理；WSID網(wǎng)關(guān)以雙向成對(duì)同步算法同步第一層WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭，同樣的第一層WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭以同樣的方法同步第二層WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭，即上層節(jié)點(diǎn)以雙向成對(duì)同步算法同步下層節(jié)點(diǎn)，使得所有的WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭都時(shí)間同步； . 3.5.WSID節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步完成后，繼續(xù)保持偵聽狀態(tài)；若偵聽到WSID標(biāo)簽簇頭傳來的集裝箱狀態(tài)異常信號(hào)，WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭自組網(wǎng)將消息發(fā)送至WSID網(wǎng)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，WSID網(wǎng)關(guān)的工作流程進(jìn)一步包括下列步驟: . 4.1.WSID網(wǎng)關(guān)上電初始化，時(shí)間同步序列號(hào)seql置O，網(wǎng)絡(luò)層次號(hào)Ievell置為O，等待WSID中繼節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)包； .4.2.WSID網(wǎng)關(guān)收到WSID 中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后，若收到來自WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭的時(shí)間同步請(qǐng)求消息，時(shí)間同步序列號(hào)seql加I,則開始對(duì)WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭時(shí)間同步處理，包括以下兩個(gè)步驟: .4.2.1.WSID網(wǎng)關(guān)廣播分層消息，收到WSID網(wǎng)關(guān)分層消息的WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭作為第一層節(jié)點(diǎn)，WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭收到分層消息后，繼續(xù)廣播，使得WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭都有自己的層次號(hào)； . 4.2.2.WSID網(wǎng)關(guān)以雙向成對(duì)同步算法同步第一層WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭，同樣的第一層WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭以同樣的方法同步第二層WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭，即上層節(jié)點(diǎn)以雙向成對(duì)同步算法同步下層節(jié)點(diǎn)，使得所有的WSID節(jié)點(diǎn)都時(shí)間同步； . 4.3.WSID網(wǎng)關(guān)完成時(shí)間同步處理后，無線收發(fā)模塊繼續(xù)保持偵聽狀態(tài)，轉(zhuǎn)至4.2； .4.4.當(dāng)WSID網(wǎng)關(guān)收到WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭自組網(wǎng)后傳來的集裝箱狀態(tài)異常信號(hào)，將信號(hào)發(fā)送至WSID中繼節(jié)點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，分簇算法包括下列步驟: . 5.1.WSID標(biāo)簽上電初始化后計(jì)算自身的權(quán)值Weight來判斷是否擔(dān)任簇頭，Weight=Energy / (count+1), Energy為標(biāo)簽的能量，并啟動(dòng)分簇定時(shí)器Timerl ； . 5.2.WSID標(biāo)簽的分簇定時(shí)器Timerl時(shí)間到，然后周期性地向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播分簇報(bào)文且接收鄰居節(jié)點(diǎn)的報(bào)文: . 5.2.1.若Weight值比收到的鄰居節(jié)點(diǎn)的Weight值都大，則將自己設(shè)為簇頭節(jié)點(diǎn)，count加I,簇頭標(biāo)志位置I ； . 5.2.2.若Weight值比收到的某鄰居節(jié)點(diǎn)的Weight值小，則將自己設(shè)為簇成員節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置O ; .5.2.3.若Weight值和鄰居節(jié)點(diǎn)中最大的Weight值相等，則比較ID號(hào)，ID號(hào)小則設(shè)為簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置1，ID大則設(shè)為簇成員節(jié)點(diǎn)，簇頭標(biāo)志位置O ; . 5.3.WSID標(biāo)簽簇頭廣播簇頭節(jié)點(diǎn)消息，尋找簇成員節(jié)點(diǎn): . 5.3.1.WSID標(biāo)簽簇成員收到簇頭的消息后，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度，選擇信號(hào)強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)作為自身的簇頭節(jié)點(diǎn)，并記錄在Head中，同時(shí)對(duì)簇頭節(jié)點(diǎn)反饋入簇信息； .5.3.2.WSID標(biāo)簽簇頭收到簇成員的入簇消息后，將成員節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)加入到成員列表中MemberList，根據(jù)MemberList中簇成員的數(shù)目，WSID標(biāo)簽簇頭產(chǎn)生一個(gè)TDMA時(shí)隙表，調(diào)度簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的信息感知方法，其特征在于，時(shí)間同步算法包括下列步驟: .6.1.WSID網(wǎng)關(guān)收到WSID中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后，若偵聽到WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭的時(shí)間同步請(qǐng)求，則將時(shí)間同步序列號(hào)seql加I,對(duì)WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭作時(shí)間同步處理； .6.2.WSID網(wǎng)關(guān)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層次號(hào)Ievell為O，然后廣播分層消息； . 6.3.收到分層消息的WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭取出消息包中的時(shí)間同步序列號(hào)seql,如果本地seql大于數(shù)據(jù)包中的seql,則不接收該數(shù)據(jù)包,如果本地seql小于等于數(shù)據(jù)包中的seql，則提取消息包中的層次號(hào)，并判斷自己的層次號(hào)； .6.3.1.如果本地seql小于數(shù)據(jù)包中的seql，則將自己的層次號(hào)設(shè)為數(shù)據(jù)包中的層次號(hào)加1，本地時(shí)間同步序列號(hào)設(shè)置為消息包中的時(shí)間同步序列號(hào)，將該消息包中的源節(jié)點(diǎn)ID號(hào)存放在上傳節(jié)點(diǎn)號(hào)隊(duì)列中，并廣播分層消息包； . 6.3.2.如果本地seql等于數(shù)據(jù)包中的seql，且層次號(hào)比消息包中的層次號(hào)大1，便將這個(gè)節(jié)點(diǎn)加入到自己的下傳節(jié)點(diǎn)隊(duì)列中；如果本地seql等于數(shù)據(jù)包中的seql，且層次號(hào)比消息包中的層次號(hào)小1，便將這個(gè)節(jié)點(diǎn)加入到自己的上傳節(jié)點(diǎn)隊(duì)列中； . 6.3.3.如果本地seql大于數(shù)據(jù)包中的seql，則不處理該數(shù)據(jù)包； . 6.4.重復(fù)6.3的過程，直至所有節(jié)點(diǎn)都賦予一個(gè)層次號(hào)，形成一個(gè)以WSID網(wǎng)關(guān)為根節(jié)點(diǎn)的層次樹； .6.5.從WSID網(wǎng)關(guān)逐層同步網(wǎng)絡(luò)中WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭的節(jié)點(diǎn)，使網(wǎng)絡(luò)整體時(shí)間同步； . 6.5.1.WSID網(wǎng)關(guān)選取下傳節(jié)點(diǎn)隊(duì)列中間位置的節(jié)點(diǎn)作為響應(yīng)節(jié)點(diǎn)，并廣播同步消息； . 6.5.2.所有接收到該同步消息的節(jié)點(diǎn)都用自己的本地時(shí)間記錄消息的接收時(shí)間，同步消息包中指定的響應(yīng)節(jié)點(diǎn)返回應(yīng)答消息，WSID網(wǎng)關(guān)接收應(yīng)答消息，以雙向成對(duì)同步算法計(jì)算它和響應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間偏移Δ和消息往返延遲d ;雙向成對(duì)同步算法:WSID網(wǎng)關(guān)在Tl發(fā)送同步信息包，這個(gè)包包含節(jié)點(diǎn)的ID和Tl，響應(yīng)節(jié)點(diǎn)在T2=Tl+A+d收到這個(gè)包，其中Δ是節(jié)點(diǎn)間的相對(duì)時(shí)鐘漂移，d是脈沖的傳輸延遲，響應(yīng)節(jié)點(diǎn)在T3返回確認(rèn)信息包，信息包包含響應(yīng)節(jié)點(diǎn)的ID和Tl，T2，T3，然后WSID網(wǎng)關(guān)能計(jì)算出失蹤漂移和傳輸延遲； . 6.5.3.WSID網(wǎng)關(guān)再廣播一個(gè)消息包，包含時(shí)間偏移Δ、傳播延遲d和響應(yīng)節(jié)點(diǎn)接收到同步消息的時(shí)間T2; 6.5.4.廣播域內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)收到該消息包后，比較自己接收同步消息包的時(shí)間和響應(yīng)節(jié)點(diǎn)的接收時(shí)間T2，得到時(shí)間差Δ1，最后校準(zhǔn)自己的時(shí)間為Τ=?-Δ+Δ1，t為本地時(shí)間； .6.6.第一層節(jié)點(diǎn)和WSID網(wǎng)關(guān)時(shí)間同步后，對(duì)下傳節(jié)點(diǎn)隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)廣播時(shí)間同步消息，以同樣的方式做時(shí)間同步處理，直至網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都達(dá)到同步。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的信息感知方法，其特征在于，自組網(wǎng)算法包括下列步驟: . 7.1.由時(shí)間同步步驟6.2至6.4所述，時(shí)間同步后，所有節(jié)點(diǎn)都賦予一個(gè)層次號(hào)，形成一個(gè)以WSID網(wǎng)關(guān)為根節(jié)點(diǎn)的層次樹，且各WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭在上傳節(jié)點(diǎn)隊(duì)列中記錄的ID號(hào)作為組網(wǎng)過程中的下一跳路由； .7.2.當(dāng)WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭收到下層WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭的消息包后，按下面兩種情況考慮: .7.2.1.若WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭的轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中或者已發(fā)送緩存中存在該數(shù)據(jù)包，則WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭不轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包； .7.2.2.若WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭的轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列中和已發(fā)送緩存中都不存在該數(shù)據(jù)包，則WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)至7.3 ； .7.3.WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭從上傳隊(duì)列中選擇一個(gè)上傳節(jié)點(diǎn)作為下一跳路由節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至該節(jié)點(diǎn)，并開啟數(shù)據(jù)發(fā)送定時(shí)器Timer5，等待下一跳節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答； .7.3.1.數(shù)據(jù)發(fā)送定時(shí)器Timer5時(shí)間到，還未收到應(yīng)答，則WSID節(jié)點(diǎn)或WSID標(biāo)簽簇頭從上傳節(jié)點(diǎn)隊(duì)列中另外選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為下一跳路由節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至該節(jié)點(diǎn)，并開啟數(shù)據(jù)發(fā)送定時(shí)器Timer5,等待該節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答； .7.3.2.數(shù)據(jù)發(fā)送定時(shí)器Timer5時(shí)間未到，就收到下一跳路由節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答，則關(guān)閉定時(shí)器，WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭繼續(xù)保持偵聽狀態(tài)； .7.4.下一跳WSID節(jié)點(diǎn)和WSID標(biāo)簽簇頭收到數(shù)據(jù)包后，按步驟7.3所述的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，直至將數(shù)據(jù)包傳送至WSID網(wǎng)關(guān)； .7.5.根節(jié)點(diǎn)即WSID網(wǎng)關(guān)收到數(shù)據(jù)包后，查看轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列和已發(fā)送緩存中是否存在該數(shù)據(jù)包，若都不存在，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包至WSID中繼節(jié)點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)和GPS/WSID信息傳輸處理節(jié)點(diǎn)的工作流程進(jìn)一步包括下列步驟: .8.1.移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上電初始化后，無線收發(fā)模塊保持偵聽狀態(tài)； .8.2.若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)偵聽到WSID標(biāo)簽的信號(hào)，則按以下步驟執(zhí)行: .8.2.1.提取WSID標(biāo)簽信號(hào)中的ID號(hào)，并發(fā)送一個(gè)反饋信號(hào)給該WSID標(biāo)簽； .8.2.2.移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)上的GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標(biāo)簽的ID號(hào)或ID號(hào)及WSID標(biāo)簽中的集裝箱基本信息發(fā)送至安裝在同一輛移動(dòng)機(jī)械上的移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)； .8.3.若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)偵聽到來自安裝在同一輛移動(dòng)機(jī)械上的移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息采集節(jié)點(diǎn)上的信號(hào)，則移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)通過節(jié)點(diǎn)上的2G/3G模塊發(fā)送至監(jiān)控終端； .8.4.若移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)偵聽到WSID標(biāo)簽的信號(hào)，則按以下步驟執(zhí)行: .8.4.1.提取WSID標(biāo)簽信號(hào)中的ID號(hào)，并發(fā)送一個(gè)反饋信號(hào)給該WSID標(biāo)簽； .8.4.2.移動(dòng)機(jī)載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點(diǎn)上的GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標(biāo)簽的ID號(hào)或ID號(hào)及WSID標(biāo)簽中的集裝箱基本信息通過2G/3G模塊發(fā)送至監(jiān)控終端。
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK103944980SQ201410146838
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】陳俊杰, 蔣燕飛 申請(qǐng)人:東南大學(xué)