[发明专利]基于三维加速度无线传感器网络的货物状态监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及物体姿态检测，特别是一种基于三维加速度无线传感器网络的货物状态检测方法。

背景技术

无线传感器网络由部署在感知区域的大量微型传感器节点组成，这些节点通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统，协同的感知、处理和传输采集的数据，使得人们能够远程地获取需要的信息。

铁路是我国危险货物运输(特别是中长途及大宗货物运输)的主要通道，但由于缺乏先进的货物状态监测手段，使得在运输途中危险货物，如易燃易爆和放射性物品等，倾倒而导致的爆炸、燃烧、泄漏事故无法在第一时间采取妥善措施，导致巨大的人员伤亡、财产损失，以及严重污染环境。

目前的货物姿态检测领域中，主要的检测方法包括：一种三自由度并联结构机器人姿态检测装置，用于机器人姿态参数的综合测量，利用由基平台、动平台和位移传感器组成的系统来测量物体的姿态；一种利用加速度计和角速度仪的笔杆运动姿态检测，利用加速度传感器和角速度传感器的协同组合测量来确定物体的姿态；基于加速度传感器的前臂运动姿态检测，利用加速度传感器各个轴与重力方向(竖直向下)之间的夹角来测量物体的姿态。这几种方法往往针对不同的应用需求设计。第一种测量方法用于相对位置比较固定的物体姿态测量，虽然有很好测量的效率和精度，但由于基平台的限制，适应性较差；第二种方法可用于多种状况下物体姿态的测量，适应性很好，但由于加速度传感器和角速度传感器性质上的不同，在经过运算处理后，对测量结果精度的作用也不同，所以组合得到的物体姿态的误差比较大；第三种测量方法，加速度传感器各个轴与重力方向的夹角是由同一个传感器测量到的，可以精确跟踪物体的倾侧状态，但对于颠簸、位移等货物状态无法进行有效的监测，适用于简单的状态测量应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提出一种基于三维加速度无线传感器网络的货物状态监测方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案。

一种基于三维加速度无线传感器网络的货物状态监测方法，其特征在于，所述无线传感器网络包括一个服务器1和一个或多个监测区域2(参见图1)，

每个监测区域2包括一个或多个待监测货物21，每个货物21的不同表面设置至少两个三维加速度无线传感器节点22，同一货物21的传感器节点22组成传感器节点组；

每个监测区域2包括一个汇聚节点24，所述监测区域2内的所有传感器节点22和所述汇聚节点24数据连接；

所有监测区域2内的汇聚节点24和所述服务器1数据连接，

所述方法包括初始化过程和监测过程，

在初始化过程中，每个传感器节点确定自身处于静止状态后，确定货物的一个竖直维度和两个水平维度，所述三个维度两两垂直，

监测过程中，每个传感器节点计算自身的监测参数，并将所述监测参数经汇聚节点发送至服务器，服务器根据所述监测参数确定货物状态，

所述监测参数包括三维平均值、三维平均振幅、特征值和倾角，其中，

三维平均值：n表示采样次数，X_i、Y_i、Z_i分别表示各个维度的加速度采样值，