CN110167125A - 农田通信方法及装置 - Google Patents

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CN110167125A CN201910433356.7A CN201910433356A CN110167125A CN 110167125 A CN110167125 A CN 110167125A CN 201910433356 A CN201910433356 A CN 201910433356A CN 110167125 A CN110167125 A CN 110167125A
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Abstract

本发明实施例提供一种农田通信方法及装置，应用于农田，所述农田中设置有第一无线传感设备和第二无线传感设备，所述方法包括：所述第一无线传感设备接收所述第二无线传感设备发送的探测脉冲；所述第一无线传感设备获取所述探测脉冲的功率，并根据所述探测脉冲的功率确定发送功率；所述第一无线传感设备获取农田信息；所述第一无线传感设备根据所述发送功率发送所述农田信息。用于提高农田通信的可靠性。

Description

农田通信方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及农田无线通信领域，尤其涉及一种农田通信方法及装置。
背景技术
在智能农业中，可以农田中设置多个无线传感设备，无线传感设备可以监测农田的农田信息，例如农田温度、土壤中的水分等。
在实际应用过程中，农田中的多个无线传感设备通常需要相互通信，以共享采集得到的农田信息。无线传感设备中通常设置有电池，由电池向无线传感设备供电，由于电池的功率通常固定，使得无线传感设备发射信号的功率也为固定的。然而，在实际应用过程中，不同无线传感设备之间的距离可能不同，在无线传感器采用固定功率发射信号时，可能使得该信号无法到达与其通信的其它无线传感器，或者发射信号功率过大导致功率的浪费。由上可知，现有的农田通信的可靠性较差。
发明内容
本发明实施例提供一种农田通信方法及装置，用于提高农田通信的可靠性。
第一方面，本发明实施例提供一种农田通信方法，应用于农田，所述农田中设置有第一无线传感设备和第二无线传感设备，所述方法包括：
所述第一无线传感设备接收所述第二无线传感设备发送的探测脉冲；
所述第一无线传感设备获取所述探测脉冲的功率，并根据所述探测脉冲的功率确定发送功率；
所述第一无线传感设备获取农田信息；
所述第一无线传感设备根据所述发送功率发送所述农田信息。
在一种可能的实施方式中，所述第一无线传感设备根据所述发送功率发送所述农田信信息，包括：
所述第一无线传感设备对所述探测脉冲进行时间反演处理，得到波束赋形信号；
所述第一无线传感设备根据所述波束赋形信号和所述农田信息确定待发送信号，所述待发送信号包括所述农田信息；
所述第一无线传感设备根据所述发送功率发送所述待发送信号。
在另一种可能的实施方式中，所述第一无线传感设备获取所述探测脉冲的功率，并根据所述探测脉冲的功率确定发送功率，包括：
所述第一无线传感设备获取预设系数；
所述第一无线传感设备根据所述预设系数和所述探测脉冲的功率，确定所述发送功率。
在另一种可能的实施方式中，所述第一无线传感设备根据所述波束赋形信号和所述农田信息确定待发送信号，包括：
所述第一无线传感设备获取所述农田信息对应的农田信号；
所述第一无线传感设备将所述波束赋形信号和所述农田信号的卷积确定为所述待发送信号。
在另一种可能的实施方式中，所述第一无线传感设备对所述探测脉冲进行时间反演处理，得到波束赋形信号，包括：
根据如下公式1，确定波束赋形信号
其中，g(t)为所述波束赋形信号，t为时间，p(t)为所述探测脉冲，h(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备的信道冲激响应，na(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备之间的传输信道中的白噪声干扰信号，为卷积处理，*为共轭处理，-为反转处理。
第三方面，本发明实施例提供一种农田通信装置，应用于农田中的第一无线传感设备，所述农田中还设置有第二无线传感设备，所述装置包括：接收模块、第一获取模块、第二获取模块和发送模块，其中，
所述接收模块用于，接收所述第二无线传感设备发送的探测脉冲；
所述第一获取模块用于，获取所述探测脉冲的功率，并根据所述探测脉冲的功率确定发送功率；
所述第二获取模块用于，获取农田信息；
所述发送模块用于，根据所述发送功率发送所述农田信息。
在一种可能的实施方式中，所述发送模块具体用于：
对所述探测脉冲进行时间反演处理，得到波束赋形信号；
根据所述波束赋形信号和所述农田信息确定待发送信号，所述待发送信号包括所述农田信息；
根据所述发送功率发送所述待发送信号。
在另一种可能的实施方式中，所述第一获取模块具体用于：
获取预设系数；
根据所述预设系数和所述探测脉冲的功率，确定所述发送功率。
在另一种可能的实施方式中，所述发送模块具体用于：
获取所述农田信息对应的农田信号；
将所述波束赋形信号和所述农田信号的卷积确定为所述待发送信号。
在另一种可能的实施方式中，所述发送模块具体用于：
根据如下公式1，确定波束赋形信号
其中，g(t)为所述波束赋形信号，t为时间，p(t)为所述探测脉冲，h(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备的信道冲激响应，na(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备之间的传输信道中的白噪声干扰信号，为卷积处理，*为共轭处理，-为反转处理。
第三方面，本发明实施例提供一种无线传感设备，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合；
所述存储器用于，存储计算机程序；
所述处理器用于，执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述终端设备执行上述任意方法实施例所述的方法。
可选的，无线传感设备还可以包括发送器和/或接收器。
第四方面，本发明实施例提供一种可读存储介质，包括程序或指令，当所述程序或指令在计算机上运行时，如上述任意方法实施例所述的方法被执行。
本发明实施例提供的农田通信方法及装置，应用于农田，农田中设置有第一无线传感设备和第二无线传感设备，在所述方法中，第一无线传感设备接收第二无线传感设备发送的探测脉冲，第一无线传感设备获取探测脉冲的功率，并根据探测脉冲的功率确定发送功率，第一无线传感设备获取农田信息，第一无线传感设备根据所述发送功率发送所述农田信息。在上述过程中，第一无线传感设备根据探测脉冲的功率确定发送功率，按照发送功率发送农田信息，提高了农田通信的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的农田通信方法的应用场景示意图；
图2为本发明实施例提供的农田通信方法的流程示意图一；
图3为本发明实施例提供的农田通信方法的流程示意图二；
图4为本发明实施例提供的农田通信装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的农田通信方法的应用场景示意图。请参见图1，在农田中设置第一无线传感设备11和第二无线传感设备12，第一无线传感设备11用于接收第二无线传感设备12发送的探测脉冲、对农田进行信息采集以获取农田信息，同时，第一无线传感设备11还用于获取探测脉冲的功率、根据探测脉冲的功率确定发送功率，并按照发送功率向第二无线传感设备12发送农田信息。
在本发明实施例提供的农田通信方法中，第一无线传感设备根据探测脉冲的功率确定发送功率，按照发送功率的大小向第二无线传感设备发送农田信息，使得第一无线传感设备可以有效的利用探测脉冲的功率，提高了农田通信的可靠性。
下面，通过具体实施例对本申请所示的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面几个具体实施例可以相互结合，对于相同或相似的内容，在不同的实施例中不再进行重复说明。
图2为本发明实施例提供的农田通信方法的流程示意图一。请参见图2，，所述农田通信方法包括：
S201：第一无线传感设备接收第二无线传感设备发送的探测脉冲。
可选的，本发明实施例的执行主体为第一无线传感设备，所述第一无线传感设备可以通过软件和/或硬件来实现。
可选的，第一无线传感设备和第二无线传感设备设置于农田的不同位置。
在实际应用中，第一无线传感设备接收到的信号为探测脉冲和第一干扰信号的叠加信号。
可选的，探测脉冲为射频电磁波信号。
可选的，第一干扰信号为加性高斯白噪声信号。
S202：第一无线传感设备获取探测脉冲的功率，并根据探测脉冲的功率确定发送功率。
可选的，第一无线传感设备中设置有能量收集装置，能量收集装置可以利用电磁波能量转换技术，获取探测脉冲的功率。
可选的，可以根据第一无线传感设备中的预设系数和探测脉冲的功率，确定发送功率。
可选的，发送功率可以为预设系数和探测脉冲的功率的乘积。
S203：第一无线传感设备获取农田信息。
可选的，第一无线传感设备可以对农田进行信息采集，以获取农田信息。
可选的，农田信息可以包括空气温湿度、光照度、风速、土壤含水率中的至少一种信息。
S204：第一无线传感设备根据发送功率发送农田信息。
需要说明的是，第一无线传感设备根据发送功率向第二无线传感设备发送的信息为包括农田信息的农田信号。
可选的，在第一无线传感设备获取到农田信息之后，需要对农田信息进行波形成型处理，以获取农田信号，并根据S202获取到的发送功率向第二无线传感设备发送农田信号。
可选的，农田信号由第一无线传感设备向第二无线传感设备传输时，通常受到第二干扰信号的影响，使得第二无线传感设备接收的信号为农田信号和第二干扰信号的叠加信号。
可选的，第二干扰信号为加性高斯白噪声信号。
本发明实施例提供的农田通信方法，应用于农田，农田中设置有第一无线传感设备和第二无线传感设备，在所述方法中，第一无线传感设备接收第二无线传感设备发送的探测脉冲，第一无线传感设备获取探测脉冲的功率，并根据探测脉冲的功率确定发送功率，第一无线传感设备获取农田信息，第一无线传感设备根据所述发送功率发送所述农田信息。在上述过程中，第一无线传感设备根据探测脉冲的功率确定发送功率，按照发送功率发送农田信息，提高了农田通信的可靠性。
在上述任意一个实施例的基础上，下面，结合图3实施例，对本发明所示的技术方案作进一步的详细说明。具体的，请参见图3实施例。
图3为本发明实施例提供的农田通信方法的流程示意图二。请参见图3，农田通信方法包括：
S301：第一无线传感设备从农田中获取与农田环境相关的环境因子。
可选的，环境因子包括农田中农作物的高度Hc、第一无线传感设备的高度Ha、第一无线传感设备与第二无线传感设备之间的距离d、光速c和预设载波频率f。
需要说明是的，第一无线传感设备的高度Ha为第一无线传感设备的天线的高度，第一无线传感设备与第二无线传感设备之间的距离d为第一无线传感设备和第二无线传感设备之间的天线的距离。
可选的，第一无线传感设备的高度Ha、第一无线传感设备与第二无线传感设备之间的距离d、光速c、以及预设载波频率f存储在第一无线传感设备的存储器中。
在实际应用中，第一无线传感设备可以通过测量的方法获取农作物的高度Hc，并从其存储器中获取第一无线传感设备的高度Ha、第一无线传感设备与第二无线传感设备之间的距离d、光速c、以及预设载波频率f。
S302：第一无线传感设备根据环境因子，确定遮挡余隙。
需要说明的是，遮挡余隙用于指示第一无线传感设备和第二传感器设备之间的衰落信道类型。
可选的，衰落信道类型可以为大尺度衰落信道、小尺度衰落信道中的任意一种。
可选的，第一无线传感设备根据如下可行的公式1，确定遮挡余隙Hs
其中，Hs为遮挡余隙。
S303：第二无线传感设备向第一无线传感设备发送的探测脉冲。
在实际应用中，第二无线传感设备与供电基站连接，供电基站用于向第二无线传感设备输送电能，以使第二无线传感设备利用电能发送探测脉冲。
S304：当遮挡余隙大于0时，第一无线传感设备接收第二无线传感设备发送的探测脉冲。
在发明实施例中，当遮挡余隙大于0时，则衰落信道类型为小尺度衰落信道，第一无线传感设备接收第二无线传感设备发送的探测脉冲。
可选的，当遮挡余隙小于或者0时，则衰落信道类型为大尺度衰落信道，则第一无线传感设备可以不接收第二无线传感设备发送的探测脉冲。
需要说明的是，S304与S201对应相同，在此，不再赘述S304的内容。
S305：第一无线传感设备获取探测脉冲的功率。
需要说明的是，S305与S202对应相似，在此，不再赘述S305中获取探测脉冲的功率P的内容。
S306：第一无线传感设备获取预设系数。
可选的，第一无线传感设备的存储器中保存有预设系数α。
可选的，预设系数α可以为大于0且小于1的任意一个数。
S307：第一无线传感设备根据预设系数和所述探测脉冲的功率，确定发送功率。
可选的，第一无线传感设备可以通过如下可行的公式2，确定发送功率：
P1＝α·P (公式2)
其中，P1为发送功率。
S308：第一无线传感设备对探测脉冲进行时间反演处理，得到波束赋形信号。
在一种可能的实施方式中，所述第一无线传感设备对所述探测脉冲进行时间反演处理，得到波束赋形信号，包括：
根据如下公式3，确定波束赋形信号：
其中，g(t)为所述波束赋形信号，t为时间，p(t)为所述探测脉冲，h(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备的信道冲激响应，na(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备之间的传输信道中的干扰信号(即第一干扰信号)，为卷积处理，*为共轭处理，-为反转处理。
可选的，也可以根据如下公式4-公式5，确定波束赋形信号：
g(t)＝ya *(-t) (公式5)
其中，ya(t)为经过小尺度衰落信道传输后的包括探测脉冲的信号。
可选的，在小尺度衰落信道中，所述h(t)可以通过如下公式6表示：
其中，∑为求和处理，ai为第i条路径的衰落系数，ti为第i条路径的时延，L为可分辨的多径数目，δ为冲击函数。
S309：第一无线传感设备获取农田信息。
需要说明的是，S309与S203对应相同，在此，不再赘述S309的内容。
S310：第一无线传感设备获取农田信息对应的农田信号。
可选的，第一无线传感设备可以按照预设编码方式对农田信息进行信号编码。
可选的，预设编码方式可以为双极性不归零码、单极性不归零码、双极性归零码、单极性归零码和曼彻斯特码中的任意一个。
可选的，对编码处理后的农田信息进行波形成型处理，以获取农田信息对应的农田信号。
S311：第一无线传感设备将波束赋形信号和农田信号的卷积确定为待发送信号。
可选的，可以通过如下可行的公式7确定，待发送信号：
其中，xa(t)为待发送信号，x(t)为农田信号。
S312：第一无线传感设备根据发送功率向第二无线传感设备发送待发送信号。
可选的，第一无线传感设备通过无线天线向第二无线传感设备发送待发送信号。
S313：第二无线传感设备对接收到的待发送信号进行处理，获取农田信号的信干比。
需要说明的是，第二无线传感设备接收到的信号包括第二干扰信号和经过小尺度衰落信道传输的待发送信号。
可选的，第二无线传感设备接收的信号可以采用如下公式8表示：
其中，nb(t)为第二干扰信号。
可选的，h'(t)可以通过可以采用如下公式9表示：
其中，h'(t)为第一无线传感设备到第二无线传感设备的信道冲激响应，bj为第j条路径的衰落系数，tj为第j条路径的时延。
可选的，第二无线传感设备可以根据公式8对接收的信号yb(t)进行处理，获取公式8中第一部分的功率P2、第二部分的功率P3、和第三部分nb(t)的功率P4，并根据第一部分功率P2、第二部分功率P3和第三部分功率P4，确定农田信号的信干比。
可选的，信干比用于指示在经过小尺度衰落信道传输的农田信号的质量。
可选的，信干比越大，农田信号的质量越好，信干比越小，农田信号的质量越差。
需要说明的是，可以通过如下可行的公式10，确定农田信号的信干比：
其中，SINR为信干比。
图4为本发明实施例提供的农田通信装置的结构示意图。应用于农田中的第一无线传感设备，所述农田中还设置有第二无线传感设备，请参见图4，所述装置包括：接收模块11、第一获取模块12、第二获取模块13和发送模块14，其中，
所述接收模块11用于，接收所述第二无线传感设备发送的探测脉冲；
所述第一获取模块12用于，获取所述探测脉冲的功率，并根据所述探测脉冲的功率确定发送功率；
所述第二获取模块13用于，获取农田信息；
所述发送模块14用于，根据所述发送功率发送所述农田信息。
本发明实施例提供的农田通信装置可以执行上述方法实施例所示的技术方案，其实现原理以及有益效果类似，此处不再进行赘述。
在一种可能的实施方式中，所述发送模块14具体用于：
对所述探测脉冲进行时间反演处理，得到波束赋形信号；
根据所述波束赋形信号和所述农田信息确定待发送信号，所述待发送信号包括所述农田信息；
根据所述发送功率发送所述待发送信号。
在一种可能的实施方式中，所述第一获取模块12具体用于：
获取预设系数；
根据所述预设系数和所述探测脉冲的功率，确定所述发送功率。
在一种可能的实施方式中，所述发送模块14具体用于：
获取所述农田信息对应的农田信号；
将所述波束赋形信号和所述农田信号的卷积确定为所述待发送信号。
在一种可能的实施方式中，所述发送模块14具体用于：
根据如下公式11，确定波束赋形信号
其中，g(t)为所述波束赋形信号，t为时间，p(t)为所述探测脉冲，h(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备的信道冲激响应，na(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备之间的传输信道中的白噪声干扰信号，为卷积处理，*为共轭处理，-为反转处理。
本发明实施例提供的农田通信装置可以执行上述方法实施例所示的技术方案，其实现原理以及有益效果类似，此处不再进行赘述。
本发明实施例提供一种无线传感设备，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合；
所述存储器用于，存储计算机程序；
所述处理器用于，执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述终端设备执行上述任意方法实施例所述的方法。
可选的，无线传感设备还可以包括发送器和/或接收器。
本发明实施例提供一种可读存储介质，包括程序或指令，当所述程序或指令在计算机上运行时，如上述任意方法实施例所述的方法被执行。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例方案的范围。

Claims (10)

1.一种农田通信方法，其特征在于，应用于农田，所述农田中设置有第一无线传感设备和第二无线传感设备，所述方法包括：
所述第一无线传感设备接收所述第二无线传感设备发送的探测脉冲；
所述第一无线传感设备获取所述探测脉冲的功率，并根据所述探测脉冲的功率确定发送功率；
所述第一无线传感设备获取农田信息；
所述第一无线传感设备根据所述发送功率发送所述农田信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一无线传感设备根据所述发送功率发送所述农田信信息，包括：
所述第一无线传感设备对所述探测脉冲进行时间反演处理，得到波束赋形信号；
所述第一无线传感设备根据所述波束赋形信号和所述农田信息确定待发送信号，所述待发送信号包括所述农田信息；
所述第一无线传感设备根据所述发送功率发送所述待发送信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一无线传感设备获取所述探测脉冲的功率，并根据所述探测脉冲的功率确定发送功率，包括：
所述第一无线传感设备获取预设系数；
所述第一无线传感设备根据所述预设系数和所述探测脉冲的功率，确定所述发送功率。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一无线传感设备根据所述波束赋形信号和所述农田信息确定待发送信号，包括：
所述第一无线传感设备获取所述农田信息对应的农田信号；
所述第一无线传感设备将所述波束赋形信号和所述农田信号的卷积确定为所述待发送信号。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一无线传感设备对所述探测脉冲进行时间反演处理，得到波束赋形信号，包括：
根据如下公式1，确定波束赋形信号
其中，g(t)为所述波束赋形信号，t为时间，p(t)为所述探测脉冲，h(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备的信道冲激响应，na(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备之间的传输信道中的白噪声干扰信号，为卷积处理，*为共轭处理，-为反转处理。
6.一种农田通信装置，其特征在于，应用于农田中的第一无线传感设备，所述农田中还设置有第二无线传感设备，所述装置包括：接收模块、第一获取模块、第二获取模块和发送模块，其中，
所述接收模块用于，接收所述第二无线传感设备发送的探测脉冲；
所述第一获取模块用于，获取所述探测脉冲的功率，并根据所述探测脉冲的功率确定发送功率；
所述第二获取模块用于，获取农田信息；
所述发送模块用于，根据所述发送功率发送所述农田信息。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发送模块具体用于：
对所述探测脉冲进行时间反演处理，得到波束赋形信号；
根据所述波束赋形信号和所述农田信息确定待发送信号，所述待发送信号包括所述农田信息；
根据所述发送功率发送所述待发送信号。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块具体用于：
获取预设系数；
根据所述预设系数和所述探测脉冲的功率，确定所述发送功率。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述发送模块具体用于：
获取所述农田信息对应的农田信号；
将所述波束赋形信号和所述农田信号的卷积确定为所述待发送信号。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述发送模块具体用于：
根据如下公式1，确定波束赋形信号
其中，g(t)为所述波束赋形信号，t为时间，p(t)为所述探测脉冲，h(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备的信道冲激响应，na(t)为所述第二无线传感设备到所述第一无线传感设备之间的传输信道中的白噪声干扰信号，为卷积处理，*为共轭处理，-为反转处理。
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