CN106168670A - 基于无人机和rfid的畜牧定位系统及定位修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于无人机和RFID的畜牧定位系统及定位修正方法，包括采集牲畜地理位置信息数据的数据采集功能模块、数据分析处理功能模块和便于用户查看放养牲畜的地理位置点的数据显示功能模块，较现有的GPS设备，价格成本降低60％。

Description

基于无人机和RFID的畜牧定位系统及定位修正方法
技术领域
本发明涉及定位技术领域，特别涉及一种基于无人机和RFID的畜牧定位系统及定位修正方法。
背景技术
目前，中国广大农村，特别是南方，在山区、丘陵地带的散养养殖户会面临以下问题：
1、牲畜定位难，在空间面积较大、地形错综复杂的区域，很难获取到牲畜的具体位置。
2、牲畜容易丢：容易被盗或者自己走丢。
3、牲畜统计数量难，养殖人员难以统计牲畜的具体数量。
现市场上采用GPS设备对牲畜进行定位：在每个牲畜上绑定一个GPS设备，GPS设备通过GPRS移动数据网络向服务器发送自己的地理位置信号，养殖户通过手机客户端等访问服务器上的数据也可以看到牲畜的地理位置，但该技术存在以下不足：
(1)GPS定位设备需要获取经纬度数据并且把数据发送到服务器，耗电量非常大，一般GPS设备，每天发送几次位置信息，电池只能续航一周左右，养殖户要经常更换电池，使用非常麻烦。
(2)GPS设备体积较大，防水性能差，价格偏高，不利于大规模使用在牲畜定位上。
(3)由于GPS是主动发送位置信息，有人偷盗牲畜的情况并不能及时报警，实用性不强。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于无人机和RFID的畜牧定位系统及针对该定位系统的修正方法，较GPS定位方案，本发明实用性更强、价格更低，使用更为便捷。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为基于无人机和RFID的畜牧定位系统，包括采集牲畜地理位置信息数据的数据采集功能模块、数据分析处理功能模块和便于用户查看放养牲畜的地理位置点的数据显示功能模块；
所述数据采集功能模块包括绑定在牲畜上的RFID电子标签、与该RFID电子标签配套读取的RFID阅读器、内设有GPS定位的电子设备和无人机，该RFID阅读器和电子设备固定设置在无人机上，且该RFID阅读器通过所述电子设备与数据分析处理功能模块进行数据传输；
所述数据分析处理功能模块包括服务器端。
进一步的，电子设备内置包括去重和融合处理模块。
进一步的，RFID阅读器与电子设备之间通过蓝牙进行数据传递，电子设备与数据分析处理功能模块通过移动数据网络进行传输。
进一步的，无人机内设有自动巡航功能模块，支持固定飞行轨迹模式和固定飞行高度模式。
进一步的，无人机包括具有激光测距传感器的探测设备。
进一步的，数据分析处理功能模块的服务器端根据
公式
其中，R代表扫描半径、L代表无人机在地面的投影位置距离牲畜的距离、H代表无人机飞行高度；
实现定位；
其中，公式(1)中的扫描半径R计算公式为R＝10(ABS(RSSI)-A)/10 (3)
进一步的，数据显示功能模块包括移动APP客户端和于与数据分析处理功能模块的服务器端对接的服务器系统，该服务器系统用于将位置数据提供给移动APP客户端。
进一步的，服务器端根据RFID阅读器读取到的RFID电子标签的信号强度对牲畜位置进行修正，该修正包括以下步骤：
(1)在每个RFID电子标签对应的所有经纬度数据中选择RSSI值最大的经纬度作为采集经纬度，该所有经纬度数据指的是RFID阅读器在扫描时间内所收集到的所有的经纬度数据；
(2)使用步骤(1)中的最大信号强度RSSI值根据
公式R＝10(ABS(RSSI)-A)/10 (3)和
公式
计算出真实经纬度与采集经纬度的偏移距离，即为L；
(3)牲畜定位位置以采集经纬度位置点为圆心，以偏移距离为半径的圆范围内。
本发明还公开了一种基于无人机和RFID的畜牧定位系统的定位修正方法，在数据分析处理功能模块内根据RFID阅读器读取到的RFID电子标签的信号强度对牲畜位置进行修正。
进一步的，包括以下步骤：
(1)在每个RFID电子标签对应的所有经纬度数据中选择RSSI值最大的经纬度作为采集经纬度，该所有经纬度数据指的是RFID阅读器在扫描时间内所收集到的所有的经纬度数据；
(2)使用步骤(1)中的最大信号强度RSSI值根据
公式R＝10(ABS(RSSI)-A)/10 (3)和
公式
计算出真实经纬度与采集经纬度的偏移距离，即为L；
(3)牲畜定位位置以采集经纬度位置点为圆心，以偏移距离为半径的圆范围内。
本发明相比现有技术，其优点为：本发明采用有源RFID电池续航能力很长，可长达两三年，且体积较小，具有非常好的防水性能，同时，价格成本低；以500只牲畜的规模计算，GPS方案总共需要50000元(每个GPS设备100元)，而本发明价格成本在20000元(每个RFID电子标签30元，无人机和阅读器5000元)，成本减少60％。
本发明在实际中还有以下应用：
1、安装RFID阅读器和电子设备在牲畜棚，可实现对返回到牲畜棚的牲畜数量进行计数统计；
2、RFID阅读器和电子设备放置在主要公路路边，一旦有人偷盗牲畜，经过主要公路时，能实现报警功能。
3、用户携带配套的RFID阅读器和电子设备，通过手机APP能查看附近的RFID电子标签，也能实时发现附近的牲畜。
本发明实用性强、性价比高、续航能力强，且实际应用范围广。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本实施例的移动APP客户端界面。
具体实施方式
本实施例的定位系统包括采集牲畜的地理位置信息的数据采集功能模块、对由数据采集功能模块采集到的并经过初步处理后的数据进行再处理的数据分析处理功能模块和便于用户查看放养牲畜的地理位置点的数据显示功能模块。
本实施例的RFID电子标签、RFID阅读器、无人机均为市售产品。
如图1所示，本实施例的数据采集功能模块利用有源RFID设备、无人机和移动互联网技术来实现放养牲畜定位过程中电池续航能力强、体积小、成本低等要求，具体硬件设备包括绑定在牲畜上的RFID电子标签、与该RFID电子标签配套读取数据的RFID阅读器、用于接收RFID阅读器的数据并对该数据进行初步处。

Claims (10)

1.基于无人机和RFID的畜牧定位系统，其特征在于：包括采集牲畜地理位置信息数据的数据采集功能模块、数据分析处理功能模块和便于用户查看放养牲畜的地理位置点的数据显示功能模块；
所述数据采集功能模块包括绑定在牲畜上的RFID电子标签、与该RFID电子标签配套读取的RFID阅读器、内设有GPS定位的电子设备和无人机，该RFID阅读器和电子设备固定设置在无人机上，且该RFID阅读器通过所述电子设备与数据分析处理功能模块进行数据传输；
所述数据分析处理功能模块包括服务器端。
2.根据权利要求1所述的基于无人机和RFID的畜牧定位系统，其特征在于：所述电子设备内置包括去重和融合处理模块。
3.根据权利要求2所述的基于无人机和RFID的畜牧定位系统，其特征在于：所述RFID阅读器与电子设备之间通过蓝牙进行数据传递，电子设备与数据分析处理功能模块通过移动数据网络进行传输。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于无人机和RFID的畜牧定位系统，其特征在于：所述无人机内设有自动巡航功能模块，支持固定飞行轨迹模式和固定飞行高度模式。
5.根据权利要求4所述的基于无人机和RFID的畜牧定位系统，其特征在于：所述无人机包括具有激光测距传感器的探测设备。
6.根据权利要求1所述的基于无人机和RFID的畜牧定位系统，其特征在于：所述数据分析处理功能模块的服务器端根据
公式
其中，R代表扫描半径、L代表无人机在地面的投影位置距离牲畜的距离、H代表无人机飞行高度；
实现定位；
其中，公式(1)中的扫描半径R计算公式为R＝10(ABS(RSSI)-A)/10 (3)。
7.根据权利要求1所述的基于无人机和RFID的畜牧定位系统，其特征在于：所述数据显示功能模块包括移动APP客户端和用于与数据分析处理功能模块的服务器端对接的服务器系统，该服务器系统用于将位置数据提供给移动APP客户端。
8.根据权利要求6所述的基于无人机和RFID的畜牧定位系统，其特征在于：服务器端根据RFID阅读器读取到的RFID电子标签的信号强度对牲畜位置进行修正，该修正包括以下步骤：
(1)在每个RFID电子标签对应的所有经纬度数据中选择RSSI值最大的经 纬度作为采集经纬度，该所有经纬度数据指的是RFID阅读器在扫描时间内所收集到的所有的经纬度数据；
(2)使用步骤(1)中的最大信号强度RSSI值根据
公式R＝10(ABS(RSSI)-A)/10 (3)和
公式
计算出真实经纬度与采集经纬度的偏移距离，即为L；
(3)牲畜定位位置以采集经纬度位置点为圆心，以偏移距离为半径的圆范围内。
9.根据权利要求1所述的基于无人机和RFID的畜牧定位系统的定位修正方法，其特征在于：在数据分析处理功能模块内根据RFID阅读器读取到的RFID电子标签的信号强度对牲畜位置进行修正。
10.根据权利要求9所述的定位修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在每个RFID电子标签对应的所有经纬度数据中选择RSSI值最大的经纬度作为采集经纬度，该所有经纬度数据指的是RFID阅读器在扫描时间内所收集到的所有的经纬度数据；
(2)使用步骤(1)中的最大信号强度RSSI值根据
公式R＝10(ABS(RSSI)-A)/10 (3)和
公式
计算出真实经纬度与采集经纬度的偏移距离，即为L；
(3)牲畜定位位置以采集经纬度位置点为圆心，以偏移距离为半径的圆范围内。
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