[发明专利]用于位移测量的无线传感器网络节点及测试方法

权利要求书

1.一种用于位移测量的无线传感器网络节点，其特征在于，包括处理器模块、通信模块、电源模块和传感器模块，所述通信模块传和感器模块均电连接在处理器模块上，所述电源模块分别为处理器模块、通信模块和传感器模块提供电源，所述传感器模块包括加速度传感器、方向传感器、地磁传感器和GPS模块。

2.根据权利要求1所述的用于位移测量的无线传感器网络节点，其特征在于，所述电源模块采用小型电池。

3.根据权利要求1或2所述的用于位移测量的无线传感器网络节点，其特征在于，所述传感器模块和处理器模块间串联放大电路，所述放大电路：包括运放器A1和运放器A2，所述运放器A1的反相输入端串联电阻R1，电阻R3和电容C2并联在运放器A1的输出端和反相输入端之间，所述运放器A1的同相输入端和地间串联电阻R2，所述运放器A2的反相输入端串联电阻R5，电阻R7和电容C3并联在运放器A2的输出端和反相输入端之间，所述运放器A2的同相输入端和地间串联电阻R6，所述运放器A1的输出端和运放器A2的反相输入端之间串联电阻R4。

4.一种利用根据权利要求1至3所述的用于位移测量的无线传感器网络节点的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

将无线传感器网络节点放置在流体上，下文无线传感器网络节点简称为节点，节点上的速度传感器采集节点自身运动的加速度，方向传感器会采集节点的方向角度，利用节点的加速度数据和方向角度，通过积分运算计算得到节点的运动位移，并通过位移自校准方法、线位移校准机制和角位移校准机制对节点的运动位移进行校准。

5.根据权利要求4所述的用于位移测量的无线传感器网络节点，其特征在于，所述流体为泥石流或流沙。

6.根据权利要求4所述的用于位移测量的无线传感器网络节点，其特征在于，所述通过积分运算计算得到节点的运动位移中的积分运算具体如下：由加速度传感器获取线加速度值，分别是相对节点界面m、n、l三个方向的加速度数值记为：、                                                、，由方向传感器获取节点姿态，可以得到节点界面x、y、z三个方向与地面空间坐标系之间的夹角数值，分别记为、、，

将线加速度数值投影到地面空间坐标系中分别计算，地面空间坐标系中的加速度值记为、、，则：

位移计算：三个方向上的位移记为、、，

则位移计算如下：        

上述计算公式中起始速度， 为传感器采样时间，为时间点的传感器移动速度；

将设置为采样间隔60ms，这个时间间隔可由处理器获取；

位移在计算的时候采用累加方式计算，即通过积分的方式得到长时间段内的位移数值，如公式所示：

                    

上式中起始值为0，为时刻之后的位移。