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標簽通過分簇算法分為WSID標簽簇頭和WSID標簽簇成員；WSID基站發(fā)送系統(tǒng)啟動命令給WSID中繼節(jié)點，WSID中繼節(jié)點將信號發(fā)送至WSID網(wǎng)關；WSID網(wǎng)關對WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭做時間同步處理，WSID標簽簇頭對WSID標簽簇成員做時間同步；若WSID標簽簇成員采集到的振動信號大于設定的閾值，則將振動信號及集裝箱ID等信息發(fā)送至WSID標簽簇頭，WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點自組網(wǎng)將信號發(fā)送至監(jiān)控終端。安裝在移動機械吊頭上的移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點收到WSID標簽的信號后，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、GIS等技術確定集裝箱的三維位置，實現(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
【技術領域】
[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】
[0002]目前，集裝箱的管理主要分為2個部分:1、集裝箱的使用和調度管理，包括集裝箱的分配、調度、起租、退租、保險、修理、報失等集裝箱業(yè)務信息的管理；2、集裝箱實時信息的管理，包括集裝箱的位置信息、分類信息、箱體內貨物等。對于第2部分中的很多實時信息，多數(shù)情況下通過增加大量人力成本來解決。
[0003]正是由于缺少對第2部分信息的系統(tǒng)性管理，目前集裝箱運輸系統(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，在運輸過程中，無法隨時獲知貨物的情況，無法隨時確定集裝箱在整條供應鏈中所處的位置，對集裝箱的流向和識別只能靠人工操作，大大影響了運輸、裝卸和管理效率。
[0005]2.堆場內集裝箱箱位不準問題，在貨主提箱時，堆場人員很難提供準確的箱位，一般只提供在某個區(qū)域，因此造成貨主、理貨員四處查找，延長了貨主提箱的時間，降低堆場作業(yè)效率。無法實現(xiàn)運輸過程的完全透明和“無縫銜接式”的實時作業(yè)，也越來越多地制約著世界海運供應鏈的發(fā)展。
[0006]3.集裝箱時有出現(xiàn)如被盜、被破壞等異常情況發(fā)生而不能及時報告給監(jiān)控管理人員予以處理，造成財產損失。

【發(fā)明內容】

[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)有技術存在的至少部分問題。
[0008]技術方案: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標簽，安裝在集裝箱上，用于存儲集裝箱的ID、感知集裝箱的狀態(tài)信息以及存儲集裝箱的基本信息；WSID標簽通過分簇算法分為WSID標簽簇頭和WSID標簽簇成員，WSID標簽簇成員將采集到的振動信號傳送至WSID標簽簇頭；
[0010]WSID節(jié)點，安裝在堆場照明燈柱或臨時設立的安裝點，用于WSID標簽簇頭自組網(wǎng)和無線信號收發(fā)；
[0011 ] WSID網(wǎng)關，由堆場基礎供電設施供電，用于對WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭做時間同步處理，WSID網(wǎng)關一直處于偵聽狀態(tài)，作為WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭的根節(jié)點，負責接收WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭自組網(wǎng)傳來的信號；
[0012]各WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭通過自組網(wǎng)的方法將信號傳輸至WSID網(wǎng)關，WSID網(wǎng)關對WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點做時間同步處理，保證各WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點時間同步，WSID標簽簇頭再對WSID標簽簇成員采用雙向成對同步算法做時間同步處理，即WSID網(wǎng)關作為時間基準點，保證整個網(wǎng)絡時間同步；
[0013]WSID中繼節(jié)點，由堆場基礎供電設施供電，接收WSID網(wǎng)關的信號并負責轉發(fā)WSID網(wǎng)關和WSID基站之間的數(shù)據(jù)包；
[0014]WSID基站，設置在港口堆場的監(jiān)控室內，通過串口與監(jiān)控室內的本地監(jiān)控終端相連，作為WSID網(wǎng)絡和本地監(jiān)控終端的連接點；WSID基站通過無線通信模塊收到WSID中繼節(jié)點傳來的集裝箱ID號和集裝箱的振動信號，并把集裝箱ID號和集裝箱的振動信號通過串口發(fā)往本地監(jiān)控終端；
[0015]移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點，安裝于吊頭的中間位置，當其收到來自WSID標簽廣播的信號后，觸發(fā)移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點上的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標簽傳來的ID號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)送至移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點，通過移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點中的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)實技術和GIS等技術確定集裝箱準確的位置信息；
[0016]移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點，安裝于移動機械駕駛室內，用于接收來自移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點采集及轉發(fā)的信息，或直接接收來自WSID標簽的信號，并觸發(fā)GPS模塊采集位置信息，將信號融合后通過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標簽、WSID節(jié)點、WSID網(wǎng)關、WSID中繼節(jié)點、WSID基站、移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點、移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上電初始化；
[0019]1.1.1.WSID基站發(fā)出系統(tǒng)預啟動數(shù)據(jù)包給WSID中繼節(jié)點，轉至1.6 ;
[0020]1.1.2.WSID標簽采集振動信號，若振動信號的R〈閾值M，WSID標簽計算自身的權值來判斷是否擔任簇頭，并啟動分簇定時器Timerl，轉至1.2 ;若振動信號的R>閾值M，轉至 1.11.2 ；
[0021]1.2.WSID標簽的分簇定時器Timerl時間到，則根據(jù)自身的權值Weight來判斷是否擔任簇頭，其中Weight=Energy/ (count+1), Energy為標簽的能量，count為已經擔任簇頭的次數(shù)，按照以下規(guī)則判斷是否擔任簇頭；
[0022]1.2.1.若Weight值比收到的鄰居節(jié)點的Weight值都大，則將自己設為簇頭節(jié)點，count加I,簇頭標志位置I ；
[0023]1.2.2.若Weight值比收到的某鄰居節(jié)點的Weight值小，則將自己設為簇成員節(jié)點，簇頭標志位置O ;
[0024]1.2.3.若Weight值和鄰居節(jié)點中最大的Weight值相等，則比較ID號，ID號小則設為簇頭節(jié)點，簇頭標志位置1，ID大則設為簇成員節(jié)點，簇頭標志位置O ;
[0025]1.3.WSID標簽簇頭廣播簇頭節(jié)點消息，尋找簇成員節(jié)點:
[0026]1.3.1.WSID標簽簇成員收到簇頭的消息后，根據(jù)信號強度，選擇信號強的節(jié)點作為自身的簇頭節(jié)點，并記錄在Head中，入簇標志位置1，同時對簇頭節(jié)點反饋入簇信息；
[0027]1.3.2.WSID標簽簇頭收到簇成員的入簇消息后，將成員節(jié)點的ID號加入到成員列表中MemberList ;根據(jù)MemberList中簇成員的數(shù)目，WSID標簽簇頭產生一個TDMA時隙表，調度簇內節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時間，入簇標志位置I ;[0028]1.4.分簇完成后，WSID標簽簇頭廣播時間同步請求消息；
[0029]1.5.WSID節(jié)點上電初始化后，無線收發(fā)模塊處于偵聽狀態(tài)；若收到WSID標簽簇頭的時間同步請求消息，則廣播轉發(fā)該時間同步請求消息；
[0030]1.6.WSID中繼節(jié)點收到系統(tǒng)預啟動數(shù)據(jù)包后，將系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包轉發(fā)至WSID網(wǎng)關，并保持偵聽狀態(tài)；
[0031]1.7.WSID網(wǎng)關收到系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包后，保持偵聽狀態(tài)；
[0032]1.7.1.若未收到WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭時間同步請求消息，則繼續(xù)保持偵聽狀；
[0033]1.7.2.若收到WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭時間同步請求消息則開始對WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭作時間同步處理，轉至1.8 ；
[0034]1.8.WSID網(wǎng)關廣播分層消息，WSID網(wǎng)關的層次號Ievell (指以WSID網(wǎng)關為根節(jié)點，WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭為子節(jié)點的網(wǎng)絡中的層次號)為O ;
[0035]1.8.1.WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭收到分層消息后，根據(jù)分層消息中的層次號得到自己的層次號Ievell (數(shù)據(jù)包中的層次號+1)，并記錄上傳節(jié)點的ID ；
[0036]1.8.2.WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭得到自己的層次號Ievell后，再廣播分層消息給下層節(jié)點，若收到下層節(jié)點廣播的分層消息，記錄WSID節(jié)點的下傳節(jié)點；
[0037]1.9.各WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭都有自己的層次號及上傳節(jié)點和下傳節(jié)點后，WSID網(wǎng)關廣播同步消息，以雙向成對同步算法同步第一層節(jié)點，同樣的第一層節(jié)點以同樣的方法同步第二層節(jié)點，即上層節(jié)點以雙向成對同步算法同步下層節(jié)點；
[0038]1.10.WSID標簽簇頭根據(jù)產生的TDMA時隙表，用雙向成對同步算法對WSID標簽簇成員作時間同步處理；此時保證了全網(wǎng)的時間同步；此時，WSID標簽開啟分簇時間同步定時器 Timer3 ；
[0039]1.10.1.分簇時間同步定時器Timer3時間未到，若是WSID標簽簇頭采集自身的信號并偵聽簇成員的異常信號；若是WSID標簽簇成員關閉收發(fā)模塊，進入睡眠狀態(tài)；
[0040]1.10.2.分簇時間同步定時器Timer3時間到，WSID標簽簇成員喚醒，WSID標簽簇頭的網(wǎng)絡層次號置0，進入下一輪分簇與時間同步，轉至1.1.2 ;
[0041]1.11.WSID標簽采集到振動信號:
[0042]1.11.1.WSID標簽簇成員采集到的振動信號R〈閾值M，則WSID標簽簇成員繼續(xù)保持睡眠狀態(tài);WSID標簽簇頭采集到的振動信號R〈閾值M，則不轉發(fā)；
[0043]1.11.2.WSID標簽簇成員采集到的振動信號R>閾值M，則WSID標簽簇成員的收發(fā)模塊喚醒，將信號發(fā)送至本節(jié)點的簇頭節(jié)點；若是WSID標簽簇頭采集到的信號，則WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點自組網(wǎng)將信號發(fā)送至WSID網(wǎng)關，通過WSID中繼節(jié)點發(fā)送至WSID基站；若WSID標簽中未記錄自己的簇頭節(jié)點且本身也不是簇頭節(jié)點，則廣播異常信號，WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭(非該WSID標簽的簇頭)收到該異常信號則轉發(fā)，直至發(fā)送至WSID基站；WSID基站將信號發(fā)送至監(jiān)控終端，轉至1.12 ；
[0044]1.12.WSID標簽簇成員將信號發(fā)送至本節(jié)點的簇頭節(jié)點或WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點自主網(wǎng)將信號發(fā)送至WSID網(wǎng)關后，廣播自身的ID號和振動信號；移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點收到WSID標簽廣播的信號，則發(fā)送反饋信號給WSID標簽；[0045]1.12.1.若WSID標簽接收到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的反饋信號，則繼續(xù)廣播；當采集的振動信號R〈閾值M后，則計算自身的權值，廣播入簇請求信號轉至1.1.2 ;
[0046]1.12.2.若WSID標簽未偵聽到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的反饋信號，轉至1.11 ；
[0047]1.13.若移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點偵聽到WSID標簽的信號，則移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點發(fā)送一個反饋信號給WSID標簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標簽的ID及振動信號發(fā)送至移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點，通過移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端；
[0048]1.14.若移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點偵聽到WSID標簽的信號，則移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點發(fā)送一個反饋信號給WSID標簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標簽的ID及振動信號通過移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端；若移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點偵聽到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點的信號，則將信號通過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號判斷該集裝箱是否是正常的調度操作，如果該ID號的集裝箱不在調度計劃表中，則監(jiān)控終端啟動相應的報警信號提醒工作人員去現(xiàn)場查看并采取相應的措施；若監(jiān)控終端收到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的信號，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、GIS等技術確定集裝箱準確的位置信息。
[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，并且絕對精度在系統(tǒng)可推廣性應用的低硬件成本的情況下達到< lm，并配合監(jiān)控終端軟件運用GIS和VR技術實現(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港、出港身份溯源及其同時又是難度最大的港區(qū)堆場內集裝箱的分區(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，降低了財產損失。
【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標簽結構圖。
[0053]圖3是WSID節(jié)點結構圖。
[0054]圖4是WSID網(wǎng)關結構圖。
[0055]圖5是WSID基站結構圖。
[0056]圖6是移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點結構圖。
[0057]圖7是移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點結構圖。
[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標簽程序流程圖。
[0060]圖10是WSID節(jié)點的程序流程圖。
[0061]圖11是WSID網(wǎng)關的程序流程圖。
[0062]圖12是WSID標簽分簇算法流程圖。
[0063]圖13是時間同步算法流程圖。[0064]圖14是自組網(wǎng)算法流程圖。
[0065]圖15是移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點和移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的流程圖。
【具體實施方式】
[0066]如圖1所示，用于集裝箱物聯(lián)網(wǎng)管控系統(tǒng)包括WSID標簽、WSID節(jié)點3、WSID網(wǎng)關4、WSID中繼節(jié)點5、WSID基站6、移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點11、移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點10以及本地監(jiān)控終端7、移動監(jiān)控終端8和遠程監(jiān)控中心9等。WSID標簽安裝在集裝箱I上，采集集裝箱的振動信號若大于設定的閾值，則將振動信號和集裝箱ID傳輸至WSID標簽簇頭21，WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點組網(wǎng)將信號發(fā)送至WSID網(wǎng)關，WSID網(wǎng)關通過WSID中繼節(jié)點將信號發(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)集裝箱調度計劃表判斷該集裝箱是否是正常的調度操作，從而保證集裝箱的安全。
[0067]此外，WSID網(wǎng)關作為WSID網(wǎng)絡時間同步的基準點，對WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭做時間同步處理，WSID標簽簇頭對WSID標簽簇成員22做時間同步處理。另外，由GPS/WSID信息采集節(jié)點和移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點分別安裝在移動機械的吊頭和移動機械12的駕駛室內，當搬運集裝箱時，WSID標簽采集到的振動信號大于設定的閾值，則通過WSID標簽的無線收發(fā)模塊將振動信號和集裝箱的ID號發(fā)送至移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點和移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點，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、GIS等技術實現(xiàn)集裝箱在堆場內的跟蹤及定位(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標簽主要在第I處理器單元控制下，通過傳感器單元定時地采集集裝箱的振動信號。第I無線收發(fā)單元處于休眠狀態(tài)，若采集到的振動信號大于設定的閾值，則第I無線收發(fā)單元喚醒，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，臨時數(shù)據(jù)存儲于第I存儲器單元，第I調試及通信接口方便程序的調試，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)點提供電源。
[0069]如圖3所示，WSID節(jié)點主要在第2處理器單元控制下，通過第2無線收發(fā)單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步收發(fā)，臨時數(shù)據(jù)存儲于第2存儲器單元，第2調試及通信接口方便程序的調試，第2電源單元為WSID節(jié)點提供電源。
[0070]如圖4所示，WSID網(wǎng)關主要在第3處理器單元控制下，通過第3無線收發(fā)單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步收發(fā)，臨時數(shù)據(jù)存儲于第3存儲器單元，第3調試及通信接口方便程序的調試，第2電源單元為WSID網(wǎng)關提供電源。
[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)單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步收發(fā)，臨時數(shù)據(jù)存儲于第4存儲器單元，第4調試及通信接口方便程序的調試，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，移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點主要在第5處理器單元控制下，通過第5無線收發(fā)單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步收發(fā)，臨時數(shù)據(jù)存儲于第5存儲器單元，第5調試及通信接口方便程序的調試，第I位置信息采集單元采集集裝箱的位置信息，第5電源單元為移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點提供電源。[0073]如圖7所示，移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點主要在第6處理器單元控制下，通過第6無線收發(fā)單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步收發(fā)，臨時數(shù)據(jù)存儲于第6存儲器單元，第6調試及通信接口方便程序的調試，第2位置信息采集單元采集集裝箱及移動機械的位置信息，第6電源單元為移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點(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(包括WSID標簽、WSID節(jié)點、WSID網(wǎng)關、WSID中繼節(jié)點、WSID基站、移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點和移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點)上電并進行初始化。WSID標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，準備采集數(shù)據(jù)。WSID節(jié)點、WSID網(wǎng)關、WSID中繼節(jié)點初始化其無線收發(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，準備啟動系統(tǒng)。移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點和移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點，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，準備位置信息的采集，移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點初始化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標簽、WSID節(jié)點、WSID網(wǎng)關、WSID中繼節(jié)點、WSID基站、移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點、移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上電初始化；
[0078]1.1.1.WSID基站發(fā)出系統(tǒng)預啟動數(shù)據(jù)包給WSID中繼節(jié)點，轉至1.6 ；
[0079]1.1.2.WSID標簽采集振動信號，若振動信號的R〈閾值M，WSID標簽計算自身的權值來判斷是否擔任簇頭，并啟動分簇定時器Timerl，轉至1.2 ;若振動信號的R>閾值M，轉至 1.11.2。
[0080]1.2.WSID標簽的分簇定時器Timerl時間到，則根據(jù)自身的權值Weight來判斷是否擔任簇頭，其中Weight=Energy/ (count+1), Energy為標簽的能量，count為已經擔任簇頭的次數(shù)，按照以下規(guī)則判斷是否擔任簇頭；
[0081]1.2.1.若Weight值比收到的鄰居節(jié)點的Weight值都大，則將自己設為簇頭節(jié)點，count加I,簇頭標志位置I ；
[0082]1.2.2.若Weight值比收到的某鄰居節(jié)點的Weight值小，則將自己設為簇成員節(jié)點，簇頭標志位置O ;
[0083]1.2.3.若Weight值和鄰居節(jié)點中最大的Weight值相等，則比較ID號，ID號小則設為簇頭節(jié)點，簇頭標志位置1，ID大則設為簇成員節(jié)點，簇頭標志位置O ;
[0084]1.3.WSID標簽簇頭廣播簇頭節(jié)點消息，尋找簇成員節(jié)點:
[0085]1.3.1.WSID標簽簇成員收到簇頭的消息后，根據(jù)信號強度，選擇信號強的節(jié)點作為自身的簇頭節(jié)點，并記錄在Head中，入簇標志位置1，同時對簇頭節(jié)點反饋入簇信息；
[0086]1.3.2.WSID標簽簇頭收到簇成員的入簇消息后，將成員節(jié)點的ID號加入到成員列表中MemberList。根據(jù)MemberList中簇成員的數(shù)目，WSID標簽簇頭產生一個TDMA時隙表，調度簇內節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時間，入簇標志位置I ;
[0087]1.4.分簇完成后，WSID標簽簇頭廣播時間同步請求消息；
[0088]1.5.WSID節(jié)點上電初始化后，無線收發(fā)模塊處于偵聽狀態(tài)。若收到WSID標簽簇頭的時間同步請求消息，則廣播轉發(fā)該時間同步請求消息；[0089]1.6.WSID中繼節(jié)點收到系統(tǒng)預啟動數(shù)據(jù)包后，將系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包轉發(fā)至WSID網(wǎng)關，并保持偵聽狀態(tài)；
[0090]1.7.WSID網(wǎng)關收到系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包后，保持偵聽狀態(tài)；
[0091]1.7.1.若未收到WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭時間同步請求消息，則繼續(xù)保持偵聽狀；
[0092]1.7.2.若收到WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭時間同步請求消息則開始對WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭作時間同步處理，轉至1.8 ；
[0093]1.8.WSID網(wǎng)關廣播分層消息，WSID網(wǎng)關的層次號Ievell (指以WSID網(wǎng)關為根節(jié)點，WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭為子節(jié)點的網(wǎng)絡中的層次號)為O ;
[0094]1.8.1.WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭收到分層消息后，根據(jù)分層消息中的層次號得到自己的層次號Ievell (數(shù)據(jù)包中的層次號+1)，并記錄上傳節(jié)點的ID ；
[0095]1.8.2.WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭得到自己的層次號Ievell后，再廣播分層消息給下層節(jié)點，若收到下層節(jié)點廣播的分層消息，記錄WSID節(jié)點的下傳節(jié)點；
[0096]1.9.各WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭都有自己的層次號及上傳節(jié)點和下傳節(jié)點后，WSID網(wǎng)關廣播同步消息，以雙向成對同步算法同步第一層節(jié)點，同樣的第一層節(jié)點以同樣的方法同步第二層節(jié)點，即上層節(jié)點以雙向成對同步算法同步下層節(jié)點；
[0097]1.10.WSID標簽簇頭根據(jù)產生的TDMA時隙表，用雙向成對同步算法對WSID標簽簇成員作時間同步處理。此時保證了全網(wǎng)的時間同步。此時，WSID標簽開啟分簇時間同步定時器 Timer3 ；
[0098]1.10.1.分簇時間同步定時器Timer3時間未到，若是WSID標簽簇頭采集自身的信號并偵聽簇成員的異常信號；若是WSID標簽簇成員關閉收發(fā)模塊，進入睡眠狀態(tài)；
[0099]1.10.2.分簇時間同步定時器Timer3時間到，WSID標簽簇成員喚醒，WSID標簽簇頭的網(wǎng)絡層次號置0，進入下一輪分簇與時間同步，轉至1.1.2 ;
[0100]1.11.WSID標簽采集到振動信號:
[0101]1.11.1.WSID標簽簇成員采集到的振動信號R〈閾值M，則WSID標簽簇成員繼續(xù)保持睡眠狀態(tài);WSID標簽簇頭采集到的振動信號R〈閾值M，則不轉發(fā)；
[0102]1.11.2.WSID標簽簇成員采集到的振動信號R>閾值M，則WSID標簽簇成員的收發(fā)模塊喚醒，將信號發(fā)送至本節(jié)點的簇頭節(jié)點；若是WSID標簽簇頭采集到的信號，則WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點自組網(wǎng)將信號發(fā)送至WSID網(wǎng)關，通過WSID中繼節(jié)點發(fā)送至WSID基站；若WSID標簽中未記錄自己的簇頭節(jié)點且本身也不是簇頭節(jié)點，則廣播異常信號，WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭(非該WSID標簽的簇頭)收到該異常信號則轉發(fā)，直至發(fā)送至WSID基站；WSID基站將信號發(fā)送至監(jiān)控終端，轉至1.12。
[0103]1.12.WSID標簽簇成員將信號發(fā)送至本節(jié)點的簇頭節(jié)點或WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點自主網(wǎng)將信號發(fā)送至WSID網(wǎng)關后，廣播自身的ID號和振動信號。移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點收到WSID標簽廣播的信號，則發(fā)送反饋信號給WSID標簽；
[0104]1.12.1.若WSID標簽接收到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的反饋信號，則繼續(xù)廣播。當采集的振動信號R〈閾值M后，則計算自身的權值，廣播入簇請求信號轉至1.1.2。[0105]1.12.2.若WSID標簽未偵聽到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的反饋信號，轉至1.11。
[0106]1.13.若移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點偵聽到WSID標簽的信號，則移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點發(fā)送一個反饋信號給WSID標簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標簽的ID及振動信號發(fā)送至移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點，通過移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端。
[0107]1.14.若移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點偵聽到WSID標簽的信號，則移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點發(fā)送一個反饋信號給WSID標簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標簽的ID及振動信號通過移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端；若移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點偵聽到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點的信號，則將信號通過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號判斷該集裝箱是否是正常的調度操作，如果該ID號的集裝箱不在調度計劃表中，則監(jiān)控終端啟動相應的報警信號提醒工作人員去現(xiàn)場查看并采取相應的措施。若監(jiān)控終端收到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的信號，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、GIS等技術確定集裝箱準確的位置信息(位置信息精確到區(qū)、排、層)。
[0109]系統(tǒng)中各節(jié)點上電初始化后，首先WSID基站接收監(jiān)控終端的系統(tǒng)啟動命令，發(fā)送系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包給WSID中繼節(jié)點，WSID中繼節(jié)點發(fā)送給WSID網(wǎng)關。
[0110]表1為系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包格式:其中數(shù)據(jù)包類型為0x01表示系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包。在整個系統(tǒng)中，凡是要廣播的數(shù)據(jù)包，都有一個字段，就是生命期。生命期保證每個數(shù)據(jù)包只被廣播一次，相鄰一段時間，節(jié)點收到相同的生命期的數(shù)據(jù)包就會忽略。這樣就不會引起廣播風暴，浪費系統(tǒng)的能量。
[0111]表1系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包的格式
[0112]
【權利要求】
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標簽，安裝在集裝箱上，用于存儲集裝箱的ID、感知集裝箱的狀態(tài)信息以及存儲集裝箱的基本信息；WSID標簽通過分簇算法分為WSID標簽簇頭和WSID標簽簇成員，WSID標簽簇成員將采集到的振動信號傳送至WSID標簽簇頭； WSID節(jié)點，安裝在堆場照明燈柱或臨時設立的安裝點，用于WSID標簽簇頭自組網(wǎng)和無線信號收發(fā)； WSID網(wǎng)關，由堆場基礎供電設施供電，用于對WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭做時間同步處理，WSID網(wǎng)關一直處于偵聽狀態(tài)，作為WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭的根節(jié)點，負責接收WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭自組網(wǎng)傳來的信號； 各WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭通過自組網(wǎng)的方法將信號傳輸至WSID網(wǎng)關，WSID網(wǎng)關對WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點做時間同步處理，保證各WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點時間同步，WSID標簽簇頭再對WSID標簽簇成員采用雙向成對同步算法做時間同步處理，保證整個網(wǎng)絡時間同步； WSID中繼節(jié)點，由堆場基礎供電設施供電，接收WSID網(wǎng)關的信號并負責轉發(fā)WSID網(wǎng)關和WSID基站之間的數(shù)據(jù)包； WSID基站，設置在港口堆場的監(jiān)控室內，通過串口與監(jiān)控室內的本地監(jiān)控終端相連，作為WSID網(wǎng)絡和本地監(jiān)控終端的連接點；WSID基站通過無線通信模塊收到WSID中繼節(jié)點傳來的集裝箱ID號和集 裝箱的振動信號，并把集裝箱ID號和集裝箱的振動信號通過串口發(fā)往本地監(jiān)控終端； 移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點，安裝于吊頭的中間位置，當其收到來自WSID標簽廣播的信號后，觸發(fā)移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點上的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標簽傳來的ID號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)送至移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點，通過移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點中的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)實技術和GIS等技術確定集裝箱準確的位置信息； 移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點，安裝于移動機械駕駛室內，用于接收來自移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點采集及轉發(fā)的信息，或直接接收來自WSID標簽的信號，并觸發(fā)GPS模塊采集位置信息，將信號融合后通過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標簽、WSID節(jié)點、WSID網(wǎng)關、WSID中繼節(jié)點、WSID基站、移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點、移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上電初始化； 。1.1.1.WSID基站發(fā)出系統(tǒng)預啟動數(shù)據(jù)包給WSID中繼節(jié)點，轉至1.6 ； . 1.1.2.WSID標簽采集振動信號，若振動信號的R〈閾值M，WSID標簽計算自身的權值來判斷是否擔任簇頭，并啟動分簇定時器Timerl，轉至1.2 ;若振動信號的R>閾值M，轉至 1.11.2 ； . 1.2.WSID標簽的分簇定時器Timerl時間到，則根據(jù)自身的權值Weight來判斷是否擔任簇頭，其中Weight=Energy /(count+1),Energy為標簽的能量,count為已經擔任簇頭的次數(shù)，按照以下規(guī)則判斷是否擔任簇頭；(1.2.1.若Weight值比收到的鄰居節(jié)點的Weight值都大，則將自己設為簇頭節(jié)點，count加I,簇頭標志位置I ； (1.2.2.若Weight值比收到的某鄰居節(jié)點的Weight值小，則將自己設為簇成員節(jié)點，簇頭標志位置O ; (1.2.3.若Weight值和鄰居節(jié)點中最大的Weight值相等，則比較ID號，ID號小則設為簇頭節(jié)點，簇頭標志位置1，ID大則設為簇成員節(jié)點，簇頭標志位置O ; (1.3.WSID標簽簇頭廣播簇頭節(jié)點消息,尋找簇成員節(jié)點:1.3.1.WSID標簽簇成員收到簇頭的消息后，根據(jù)信號強度，選擇信號強的節(jié)點作為自身的簇頭節(jié)點，并記錄在Head中，入簇標志位置1，同時對簇頭節(jié)點反饋入簇信息；1.3.2.WSID標簽簇頭收到簇成員的入簇消息后，將成員節(jié)點的ID號加入到成員列表中MemberList ;根據(jù)MemberList中簇成員的數(shù)目，WSID標簽簇頭產生一個TDMA時隙表，調度簇內節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時間，入簇標志位置I ; (1.4.分簇完成后，WSID標簽簇頭廣播時間同步請求消息； (1.5.WSID節(jié)點上電初始化后，無線收發(fā)模塊處于偵聽狀態(tài)；若收到WSID標簽簇頭的時間同步請求消息，則廣播轉發(fā)該時間同步請求消息； (1.6.WSID中繼節(jié)點收到系統(tǒng)預啟動數(shù)據(jù)包后，將系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包轉發(fā)至WSID網(wǎng)關，并保持偵聽狀態(tài)； (1.7.WSID網(wǎng)關收到系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包后，保持偵聽狀態(tài)； (1.7.1.若未收到WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭時間同步請求消息，則繼續(xù)保持偵聽狀； (1.7.2.若收到WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭時間同步請求消息則開始對WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭作時間同步處理，轉至1.8; (1.8.WSID網(wǎng)關廣播分層消息，WSID網(wǎng)關的層次號Ievell為O, Ievell指以WSID網(wǎng)關為根節(jié)點，WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭為子節(jié)點的網(wǎng)絡中的層次號； (1.8.1.WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭收到分層消息后，根據(jù)分層消息中的層次號得到自己的層次號levell，即數(shù)據(jù)包中的層次號+1，并記錄上傳節(jié)點的ID ； (1.8.2.WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭得到自己的層次號Ievell后，再廣播分層消息給下層節(jié)點，若收到下層節(jié)點廣播的分層消息，記錄WSID節(jié)點的下傳節(jié)點； (1.9.各WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭都有自己的層次號及上傳節(jié)點和下傳節(jié)點后，WSID網(wǎng)關廣播同步消息，以雙向成對同步算法同步第一層節(jié)點，同樣的第一層節(jié)點以同樣的方法同步第二層節(jié)點，即上層節(jié)點以雙向成對同步算法同步下層節(jié)點； (1.10.WSID標簽簇頭根據(jù)產生的TDMA時隙表，用雙向成對同步算法對WSID標簽簇成員作時間同步處理；此時保證了全網(wǎng)的時間同步；此時，WSID標簽開啟分簇時間同步定時器 Timer3 ； (1.10.1.分簇時間同步定時器Timer3時間未到，若是WSID標簽簇頭采集自身的信號并偵聽簇成員的異常信號；若是WSID標簽簇成員關閉收發(fā)模塊，進入睡眠狀態(tài)； (1.10.2.分簇時間同步定時器Timer3時間到，WSID標簽簇成員喚醒，WSID標簽簇頭的網(wǎng)絡層次號置0，進入下一輪分簇與時間同步，轉至1.1.2； (1.11.WSID標簽采集到振動信號:.1.11.1.WSID標簽簇成員采集到的振動信號R〈閾值M，則WSID標簽簇成員繼續(xù)保持睡眠狀態(tài);WSID標簽簇頭采集到的振動信號R〈閾值M，則不轉發(fā)； .1.11.2.WSID標簽簇成員采集到的振動信號R>閾值M，則WSID標簽簇成員的收發(fā)模塊喚醒，將信號發(fā)送至本節(jié)點的簇頭節(jié)點；若是WSID標簽簇頭采集到的信號，則WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點自組網(wǎng)將信號發(fā)送至WSID網(wǎng)關，通過WSID中繼節(jié)點發(fā)送至WSID基站；若WSID標簽中未記錄自己的簇頭節(jié)點且本身也不是簇頭節(jié)點，則廣播異常信號，WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭收到該異常信號則轉發(fā)，直至發(fā)送至WSID基站；WSID基站將信號發(fā)送至監(jiān)控終端，轉至1.12； . 1.12.WSID標簽簇成員將信號發(fā)送至本節(jié)點的簇頭節(jié)點或WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點自主網(wǎng)將信號發(fā)送至WSID網(wǎng)關后，廣播自身的ID號和振動信號；移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點收到WSID標簽廣播的信號，則發(fā)送反饋信號給WSID標簽； . 1.12.1.若WSID標簽接收到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的反饋信號，則繼續(xù)廣播；當采集的振動信號R〈閾值M后，則計算自身的權值，廣播入簇請求信號轉至1.1.2； .1.12.2.若WSID標簽未偵聽到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的反饋信號，轉至1.11 ； .1.13.若移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點偵聽到WSID標簽的信號，則移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點發(fā)送一個反饋信號給WSID標簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標簽的ID及振動信號發(fā)送至移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點，通過移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端； . 1.14.若移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點偵聽到WSID標簽的信號，則移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點發(fā)送一個反饋信號給WSID標簽，并且GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標簽的ID及振動信號通過移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上的2G/3G模塊發(fā)送至港口監(jiān)控終端；若移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點偵聽到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點的信號，則將信號通過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號判斷該集裝箱是否是正常的調度操作，如果該ID號的集裝箱不在調度計劃表中，則監(jiān)控終端啟動相應的報警信號提醒工作人員去現(xiàn)場查看并采取相應的措施；若監(jiān)控終端收到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的信號，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、GIS等技術確定集裝箱準確的位置信息。
3.根據(jù)權利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，WSID標簽的工作流程進一步包括下列步驟: .2.1.WSID標簽上電初始化，網(wǎng)絡層次號Ievell設為O，擔任簇頭的次數(shù)count值為O,入港標志位置O ; .2.2.WSID標簽采集振動信號R，若振動信號R〈閾值M，開啟定時器Timer4，定時器時間到，則轉至2.3 ;若振動信號R>閾值M,則轉至2.8; .2.3.WSID標簽計算自身的權值來判斷是否擔任簇頭，然后周期性地向鄰居節(jié)點廣播分簇報文且接收鄰居節(jié)點的報文，進行分簇處理；.2.4.分簇完成后，入簇標志位置1，WSID標簽簇頭廣播時間同步請求消息；WSID節(jié)點收到時間同步請求信號廣播轉發(fā)該時間同步請求消息； .2.5.若WSID網(wǎng)關收到時間同步請求消息后，WSID網(wǎng)關廣播用于時間同步的分層消息； .2.6. 各WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點都得到自身的層次號后，等待WSID網(wǎng)關的雙向成對同步算法的時間同步處理;WSID網(wǎng)關以雙向成對同步算法同步第一層WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點，同樣的第一層WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點以同樣的方法同步第二層WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點，即上層節(jié)點以雙向成對同步算法同步下層節(jié)點，使得所有的WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點都時間同步； .2.7.WSID標簽簇頭時間同步完成后，對簇內的簇成員時間同步，根據(jù)產生的TDMA時隙表，用雙向成對同步算法對WSID標簽簇成員作時間同步處理；此時保證了全網(wǎng)的時間同步；此時，WSID標簽開啟分簇定時器Timer3 ； .2.7.1.分簇定時器Timer3時間未到，且采集到的振動信號R小于閾值M，若是WSID標簽簇頭采集自身的信號并偵聽簇成員的異常信號；若是WSID標簽簇成員傳感模塊采集振動信號，收發(fā)模塊關閉，進入睡眠狀態(tài)； .2.7.2.分簇時間同步定時器Timer3時間到，WSID標簽喚醒，WSID標簽簇頭網(wǎng)絡層次號Ievell置O,進入下一輪分簇和時間同步,轉至2.3 ； .2.8.WSID標簽簇成員采集振動信號R，若R〈閾值M,則WSID標簽繼續(xù)保持原來的狀態(tài)；若R大于閾值M，則轉至2.8.1或2.8.2 ； .2.8.1.若WSID標簽已完成分簇，入簇標志位為1，記錄了自身的簇頭節(jié)點或本身就是簇頭節(jié)點，則WSID標簽簇成員喚醒，開啟無線通信模塊，WSID標簽簇成員將信號發(fā)送至WSID標簽簇頭，WSID標簽簇頭和WSID節(jié)點自組網(wǎng)將信號發(fā)送至WSID網(wǎng)關，數(shù)據(jù)發(fā)送完后轉至2.8.3 ; .2.8.2.若WSID標簽未分簇，入簇標志位為O，不存在屬于自身的簇頭節(jié)點，則WSID標簽廣播異常信號，其他節(jié)點WSID節(jié)點或其它WSID標簽的簇頭節(jié)點收到該異常信號則轉發(fā)，直至發(fā)送至WSID基站；WSID基站將信號發(fā)送至監(jiān)控終端，數(shù)據(jù)發(fā)送完后轉至2.8.3 ； .2.8.3.WSID標簽檢查入港標志位，若入港標志位為O，則無線收發(fā)模塊廣播WSID標簽的ID號及WSID標簽中的其他基本信息的身份溯源，并將入港標志位置I ;若入港標志位為1，則無線收發(fā)模塊只廣播WSID標簽的ID號和振動信號； .2.8.3.1.若WSID標簽收到移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點或移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點的反饋信號后，繼續(xù)廣播ID號和振動信號；當采集到的振動信號R〈閾值M，則轉至2.2 ； .2.8.3.2.若WSID標簽未收到反饋信號，則轉至2.8。
4.根據(jù)權利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，WSID節(jié)點的工作流程進一步包括下列步驟: .3.1.WSID節(jié)點上電初始化，網(wǎng)絡層次號Ievell置為O，無線模塊處于偵聽狀態(tài)； .3.2.WSID節(jié)點收到來自WSID標簽簇頭的時間同步請求消息，則廣播轉發(fā)該消息； .3.3.WSID網(wǎng)關收到來自WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭的時間同步請求消息后廣播用于時間同步的分層消息，WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭根據(jù)分層消息得到自己的層次號、上傳節(jié)點和下傳節(jié)點； .3.4.各WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭都得到自身的層次號后，等待WSID網(wǎng)關的雙向成對同步算法的時間同步處理；WSID網(wǎng)關以雙向成對同步算法同步第一層WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭，同樣的第一層WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭以同樣的方法同步第二層WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭，即上層節(jié)點以雙向成對同步算法同步下層節(jié)點，使得所有的WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭都時間同步； . 3.5.WSID節(jié)點時間同步完成后，繼續(xù)保持偵聽狀態(tài)；若偵聽到WSID標簽簇頭傳來的集裝箱狀態(tài)異常信號，WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭自組網(wǎng)將消息發(fā)送至WSID網(wǎng)關。
5.根據(jù)權利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，WSID網(wǎng)關的工作流程進一步包括下列步驟: . 4.1.WSID網(wǎng)關上電初始化，時間同步序列號seql置O，網(wǎng)絡層次號Ievell置為O，等待WSID中繼節(jié)點的系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)包； .4.2.WSID網(wǎng)關收到WSID 中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)包后，若收到來自WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭的時間同步請求消息，時間同步序列號seql加I,則開始對WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭時間同步處理，包括以下兩個步驟: .4.2.1.WSID網(wǎng)關廣播分層消息，收到WSID網(wǎng)關分層消息的WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭作為第一層節(jié)點，WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭收到分層消息后，繼續(xù)廣播，使得WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭都有自己的層次號； . 4.2.2.WSID網(wǎng)關以雙向成對同步算法同步第一層WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭，同樣的第一層WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭以同樣的方法同步第二層WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭，即上層節(jié)點以雙向成對同步算法同步下層節(jié)點，使得所有的WSID節(jié)點都時間同步； . 4.3.WSID網(wǎng)關完成時間同步處理后，無線收發(fā)模塊繼續(xù)保持偵聽狀態(tài)，轉至4.2； .4.4.當WSID網(wǎng)關收到WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭自組網(wǎng)后傳來的集裝箱狀態(tài)異常信號，將信號發(fā)送至WSID中繼節(jié)點。
6.根據(jù)權利要求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標簽上電初始化后計算自身的權值Weight來判斷是否擔任簇頭，Weight=Energy / (count+1), Energy為標簽的能量，并啟動分簇定時器Timerl ； . 5.2.WSID標簽的分簇定時器Timerl時間到，然后周期性地向鄰居節(jié)點廣播分簇報文且接收鄰居節(jié)點的報文: . 5.2.1.若Weight值比收到的鄰居節(jié)點的Weight值都大，則將自己設為簇頭節(jié)點，count加I,簇頭標志位置I ； . 5.2.2.若Weight值比收到的某鄰居節(jié)點的Weight值小，則將自己設為簇成員節(jié)點，簇頭標志位置O ; .5.2.3.若Weight值和鄰居節(jié)點中最大的Weight值相等，則比較ID號，ID號小則設為簇頭節(jié)點，簇頭標志位置1，ID大則設為簇成員節(jié)點，簇頭標志位置O ; . 5.3.WSID標簽簇頭廣播簇頭節(jié)點消息，尋找簇成員節(jié)點: . 5.3.1.WSID標簽簇成員收到簇頭的消息后，根據(jù)信號強度，選擇信號強的節(jié)點作為自身的簇頭節(jié)點，并記錄在Head中，同時對簇頭節(jié)點反饋入簇信息； .5.3.2.WSID標簽簇頭收到簇成員的入簇消息后，將成員節(jié)點的ID號加入到成員列表中MemberList，根據(jù)MemberList中簇成員的數(shù)目，WSID標簽簇頭產生一個TDMA時隙表，調度簇內節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時間。
7.根據(jù)權利要求4或5所述的信息感知方法，其特征在于，時間同步算法包括下列步驟: .6.1.WSID網(wǎng)關收到WSID中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)包后，若偵聽到WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭的時間同步請求，則將時間同步序列號seql加I,對WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭作時間同步處理； .6.2.WSID網(wǎng)關設置網(wǎng)絡層次號Ievell為O，然后廣播分層消息； . 6.3.收到分層消息的WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭取出消息包中的時間同步序列號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，并判斷自己的層次號； .6.3.1.如果本地seql小于數(shù)據(jù)包中的seql，則將自己的層次號設為數(shù)據(jù)包中的層次號加1，本地時間同步序列號設置為消息包中的時間同步序列號，將該消息包中的源節(jié)點ID號存放在上傳節(jié)點號隊列中，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，且層次號比消息包中的層次號大1，便將這個節(jié)點加入到自己的下傳節(jié)點隊列中；如果本地seql等于數(shù)據(jù)包中的seql，且層次號比消息包中的層次號小1，便將這個節(jié)點加入到自己的上傳節(jié)點隊列中； . 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6.3的過程，直至所有節(jié)點都賦予一個層次號，形成一個以WSID網(wǎng)關為根節(jié)點的層次樹； .6.5.從WSID網(wǎng)關逐層同步網(wǎng)絡中WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭的節(jié)點，使網(wǎng)絡整體時間同步； . 6.5.1.WSID網(wǎng)關選取下傳節(jié)點隊列中間位置的節(jié)點作為響應節(jié)點，并廣播同步消息； . 6.5.2.所有接收到該同步消息的節(jié)點都用自己的本地時間記錄消息的接收時間，同步消息包中指定的響應節(jié)點返回應答消息，WSID網(wǎng)關接收應答消息，以雙向成對同步算法計算它和響應節(jié)點之間時間偏移Δ和消息往返延遲d ;雙向成對同步算法:WSID網(wǎng)關在Tl發(fā)送同步信息包，這個包包含節(jié)點的ID和Tl，響應節(jié)點在T2=Tl+A+d收到這個包，其中Δ是節(jié)點間的相對時鐘漂移，d是脈沖的傳輸延遲，響應節(jié)點在T3返回確認信息包，信息包包含響應節(jié)點的ID和Tl，T2，T3，然后WSID網(wǎng)關能計算出失蹤漂移和傳輸延遲； . 6.5.3.WSID網(wǎng)關再廣播一個消息包，包含時間偏移Δ、傳播延遲d和響應節(jié)點接收到同步消息的時間T2; 6.5.4.廣播域內其他節(jié)點收到該消息包后，比較自己接收同步消息包的時間和響應節(jié)點的接收時間T2，得到時間差Δ1，最后校準自己的時間為Τ=?-Δ+Δ1，t為本地時間； .6.6.第一層節(jié)點和WSID網(wǎng)關時間同步后，對下傳節(jié)點隊列中的節(jié)點廣播時間同步消息，以同樣的方式做時間同步處理，直至網(wǎng)絡中所有節(jié)點都達到同步。
8.根據(jù)權利要求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.由時間同步步驟6.2至6.4所述，時間同步后，所有節(jié)點都賦予一個層次號，形成一個以WSID網(wǎng)關為根節(jié)點的層次樹，且各WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭在上傳節(jié)點隊列中記錄的ID號作為組網(wǎng)過程中的下一跳路由； .7.2.當WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭收到下層WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭的消息包后，按下面兩種情況考慮: .7.2.1.若WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭的轉發(fā)隊列中或者已發(fā)送緩存中存在該數(shù)據(jù)包，則WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭不轉發(fā)該數(shù)據(jù)包； .7.2.2.若WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭的轉發(fā)隊列中和已發(fā)送緩存中都不存在該數(shù)據(jù)包，則WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭轉發(fā)該數(shù)據(jù)包，轉至7.3 ； .7.3.WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭從上傳隊列中選擇一個上傳節(jié)點作為下一跳路由節(jié)點，將數(shù)據(jù)包轉發(fā)至該節(jié)點，并開啟數(shù)據(jù)發(fā)送定時器Timer5，等待下一跳節(jié)點的應答； .7.3.1.數(shù)據(jù)發(fā)送定時器Timer5時間到，還未收到應答，則WSID節(jié)點或WSID標簽簇頭從上傳節(jié)點隊列中另外選取一個節(jié)點作為下一跳路由節(jié)點，將數(shù)據(jù)包轉發(fā)至該節(jié)點，并開啟數(shù)據(jù)發(fā)送定時器Timer5,等待該節(jié)點的應答； .7.3.2.數(shù)據(jù)發(fā)送定時器Timer5時間未到，就收到下一跳路由節(jié)點的應答，則關閉定時器，WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭繼續(xù)保持偵聽狀態(tài)； .7.4.下一跳WSID節(jié)點和WSID標簽簇頭收到數(shù)據(jù)包后，按步驟7.3所述的方法進行數(shù)據(jù)轉發(fā)，直至將數(shù)據(jù)包傳送至WSID網(wǎng)關； .7.5.根節(jié)點即WSID網(wǎng)關收到數(shù)據(jù)包后，查看轉發(fā)隊列和已發(fā)送緩存中是否存在該數(shù)據(jù)包，若都不存在，則轉發(fā)該數(shù)據(jù)包至WSID中繼節(jié)點。
9.根據(jù)權利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點和GPS/WSID信息傳輸處理節(jié)點的工作流程進一步包括下列步驟: .8.1.移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點和移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上電初始化后，無線收發(fā)模塊保持偵聽狀態(tài)； .8.2.若移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點偵聽到WSID標簽的信號，則按以下步驟執(zhí)行: .8.2.1.提取WSID標簽信號中的ID號，并發(fā)送一個反饋信號給該WSID標簽； .8.2.2.移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點上的GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標簽的ID號或ID號及WSID標簽中的集裝箱基本信息發(fā)送至安裝在同一輛移動機械上的移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點； .8.3.若移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點偵聽到來自安裝在同一輛移動機械上的移動機載GPS/WSID信息采集節(jié)點上的信號，則移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點通過節(jié)點上的2G/3G模塊發(fā)送至監(jiān)控終端； .8.4.若移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點偵聽到WSID標簽的信號，則按以下步驟執(zhí)行: .8.4.1.提取WSID標簽信號中的ID號，并發(fā)送一個反饋信號給該WSID標簽； .8.4.2.移動機載GPS/WSID信息處理傳輸節(jié)點上的GPS模塊采集位置信息，并融合WSID標簽的ID號或ID號及WSID標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】H04W64/00GK103944980SQ201410146838
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權日:2014年4月11日
【發(fā)明者】陳俊杰, 蔣燕飛 申請人:東南大學