CN113466781A - 露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法及装置，该方法包括：发送定位消息，并接收各信标的应答消息；根据信标节点集中每个信标的应答消息，确定移动节点与每个信标距离的估计值，并结合随机分量误差，确定移动节点相对每个信标的环形定位置信区域；若存在目标区域由3个以上信标的定位置信区域所覆盖，则将所述目标区域作为定位区域；根据所述定位区域确定移动节点位置；其中，所述信标节点集至少包括三个信标。该方法通过多个定位置信区域覆盖情况确定定位区域，可避免农田复杂环境对无线信号传播的影响，提高无线网络定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法及装置。
背景技术
农机定位导航是露地蔬菜无人化作业中的关键技术之一，精准的农机定位可以保证蔬菜无人化种植行齐垄直从而提高移栽与采收作业质量，最终提高蔬菜产量与品质。目前主流的农机定位应用多采用GPS、北斗等卫星定位方式，但由于丘陵地形、恶劣天气以及临近高压线等影响，卫星定位信号偶尔会出现漂移，导致农机作业路径偏离而破坏垄行种植结构，进而造成生产损失，无线网络定位方法是利用农业物联网信号进行农机定位，实现在卫星信号漂移时的及时纠偏，是对卫星定位的有益补充。
按定位方式分，无线网络定位主要可分为测距定位和非测距定位。目前基于测距的方法主要有接收信号强度(Received Signal Strength Indicator，RSSI)方法、达到事件(Time of Arriva，TOA)方法等。相对而言，测距算法较非测距算法有着更高的定位精度，测距算法中对于系统软硬件的要求各不相同。RSSI方法无需额外的系统开销，是应用中较为常见的无线网络定位方法，但在复杂环境下，因为多径衰落等导致定位方法误差较大，现有方法并不能在蔬菜农田农机作业场景下提供高精度的定位。
发明内容
针对现有技术存在问题，本发明提供一种露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法及装置。
本发明提供一种露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，包括：发送定位消息，并接收各信标的应答消息；根据信标节点集中每个信标的应答消息，确定移动节点与每个信标距离的估计值，并结合随机分量误差，确定移动节点相对每个信标的环形定位置信区域；若存在目标区域由3个以上信标的定位置信区域所覆盖，则将所述目标区域作为定位区域；根据所述定位区域确定移动节点位置；其中，所述信标节点集至少包括三个信标。
根据本发明一个实施例的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，所述发送定位消息之前，还包括：循环发送邻居节点发现消息，并接收各信标节点的应答消息，发送应答消息的节点作为候选信标节点集；
a)选择候选信标节点集中接收功率最大的3个节点，并判断部署位置是否呈锐角三角形，若否，则转到b)，若是则转到c)；
b)将3个节点构成的三角形最短边的2个节点中，对应接收功率较小的节点暂时剔除，从候选信标节点集中选择接收功率最大的节点与保留的2个节点一起，判断是否呈锐角三角形，若否，则重复b)；若是，则转到c)并将暂时剔除节点重新加回至候选信标节点集；
c)将3个节点添加至信标节点集，同时从候选信标节点集中删除；并转入d)；
d)若信标节点集中节点数量达到或超过预设值，则完成信标节点集构建，否则继续执行步骤a)。
根据本发明一个实施例的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，若存在目标区域仅被2个信标节点的定位置信区域所覆盖，则计算移动节点落入所述目标区域的置信概率；若所述目标区域的置信概率大于其它信标的环形定位置信区域，则将所述目标区域作为定位区域。
根据本发明一个实施例的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，若所述目标区域的置信概率小于其它信标的环形定位置信区域，则以交叠的定位置信区域的切线，截取置信概率最大信标的环形定位置信区域，得到定位区域。
根据本发明一个实施例的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，所述根据所述定位区域确定移动节点位置，包括：若所述定位区域尺寸小于等于移动节点定位纠偏误差容忍阈值，则以质心法计算区域质心坐标，并作为移动节点定位结果。
根据本发明一个实施例的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，若所述定位区域尺寸大于移动节点定位纠偏误差容忍阈值，则确定信标节点集中各信标到移动节点的传输时延；以所述定位区域中任何一点为顶点，到传输时延最大的两个信标节点的夹角若大于90度；并且，以时延最大的两个信标的估计距离为半径的圆的交点，落入定位区域中，则以所述交点为移动节点定位结果。
根据本发明一个实施例的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，若以时延最大的两个信标的估计距离为半径的圆的交点，落入定位区域外，则从定位区域中选取离所述两个信标最近的，且到两个信标距离比值等于估计距离比值的点，作为移动节点定位结果。
本发明还提供一种露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏装置，包括：收发处理模块，用于发送定位消息，并接收各信标的应答消息；置信区生成模块，用于根据信标节点集中每个信标的应答消息，确定移动节点与每个信标距离的估计值，并结合随机分量误差，确定移动节点相对每个信标的环形定位置信区域；定位区确定模块，用于若存在目标区域由3个以上信标的定位置信区域所覆盖，则将所述目标区域作为定位区域；定位处理模块，用于根据所述定位区域确定移动节点位置；其中，所述信标节点集至少包括三个信标。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法的步骤。
本发明提供的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法及装置，通过多个定位置信区域覆盖情况确定定位区域，可避免农田复杂环境对无线信号传播的影响，提高无线网络定位精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的无人化作业农机定位系统结构图；
图2是本发明提供的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法的流程示意图；
图3a是本发明提供的定位置信区域示意图之一；
图3b是本发明提供的定位置信区域示意图之二；
图4a是本发明提供的优质信标节点选择示意图之一；
图4b是本发明提供的优质信标节点选择示意图之二；
图5是本发明提供的不完全置信区域选择示意图；
图6a是本发明提供的TOA联合定位优化交点落在AR内示意图；
图6b是本发明提供的TOA联合定位优化交点落在AR外示意图；
图7是本发明提供的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏装置的结构示意图；
图8是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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作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。
首先，对本发明的农机定位系统作具体说明，农机定位系统是无人化作业的最重要的基础功能单元之一，如图1所示，该系统包括卫星定位子系统、无线网络定位子系统、地图系统三部分。
卫星定位子系统包括：
1.天线与卫星信号接收电路：包括接收天线、放大电路、滤波电路，用于接收卫星定位信号，定位卫星的类型包括但不限于GPS、北斗；
2.卫星定位参考站模块：用于提供高精度卫星定位的参考信号，参考站系统可以是在本地架设的RTK参考站设备，也可以是第三方提供的虚拟参考站；
3.卫星定位差分定位模块：用于解算卫星信号和参考站信号，获得高精度的卫星定位数据。
无线网络定位子系统包括：
1.农机移动节点：安装中农机上的无线网络节点，通过无线通信方式与部署在农田中的传感节点相连，通过接收无线网络定位数据包，获取无线网络定位所需信息；
2.无线网络固定节点：部署在蔬菜农田中的无线传感器网络节点，位置固定，在农机无线网络定位时充当固定节点，与农机移动节点通信交互实现无线网络定位，所有固定节点的位置是可预知的；
3.无线网络定位模块：与农机移动节点相连，获取无线网络定位相关信息，解算获得农机移动节点位置。
地图系统包括：
1.协同定位单元：与卫星定位子系统和无线网络定位子系统相连，用于综合两个子系统得到的定位信息，并完成经纬度坐标换算与建立地图等功能；
2.地图显示单元：与协同定位单元相连，用于地图和农机位置的显示与交互。
下面结合图2-图8描述本发明的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法及装置。图2是本发明提供的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法的流程示意图，如图2所示，本发明提供露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，包括：
101、发送定位消息，并接收各信标的应答消息。
本发明需要对移动节点，也就是无人化作业设备进行定位，如移动节点为露地蔬菜无人化作业的智能农机。移动节点，首先向周围的信标发送用于定位的请求消息，即定位消息，以接收各信标的应答消息。
102、根据信标节点集中每个信标的应答消息，确定移动节点与每个信标距离的估计值，并结合随机分量误差，确定移动节点相对每个信标的环形定位置信区域。
本发明的信标节点集是参与定位的信标节点集，在本实施例中可以理解为所有参与定位的信标节点。此处用信标节点集描述，是为了区别后续实施例提出的，对候选信标节点进行优选，得到参与定位的信标节点集的方法。
RSSI定位方法首先要根据接收信号强度进行距离测算，但由于无人作业应用场景中存在多径传播、多普勒效应等，会对无线信号的衰落造成影响。本发明首先根据蔬菜农田信道模型对RSSI进行修正，作为可选实施例，节点间链路的信号衰减根据如下信道模型确定：
PL＝-10n lg d+A+X (1)
其中，PL代表该链路的信号衰减PL＝PNFr(i)-PNF，n为环境衰减系数，d为收发节点间距离，A为模型中的常数，X代表小尺度衰落的随机分量。
目前方法中提出过多种包含小尺度X分量的信道建模与链路估计方法，均适用于本发明方法，特殊地，本发明实施例可采用发明专利“节点间数据关联机会路由转发协调方法及系统(申请号：201810785787.5)”以及“基于统计分布的小麦农田多径衰落信道建模研究”(《电子学报》2016)中公开的信道建模与估计方法。
环境衰减系数n主要表征的是大尺度衰落效应，在建模估计时较为准确，影响定位测距的主要是高频变化的小尺度效应。在小尺度效应下，无线信号衰落服从莱斯分布(RICE分布)，莱斯分布常用参数K来描述，本发明采用基于极大似然估计的K因子修正估计算法：
其中，
为信号强度的方差与期望平方的比值，实际计算时可用样本方差与样本功率期望平方的比值代替，即使用10次接到的接收端信号强度对无线信号衰落进行建模，以提高模型在小尺度效应下的实时性。
完成建模后，由式(1)得出d的估计值
其中，
为接收端信号强度均值。A、n、X为模型参数和随机变量。由此，移动节点与信标节点i间的距离可表示为：
其中，
可以为式(3)中的确定部分用10次定位信号强度求得的平均值；Y为式(3)中随机分量部分。
则基于农田信道模型的RSSI定位如图3a所示。信标节点Ni、Nj、Nk和Nl与移动节点的位置估计为一个环形区域的定位置信区间(如图3a中阴影区域所示)。
其中Ei、Si分别为Y的期望和标准差。
103、若存在目标区域由3个以上信标的定位置信区域所覆盖，则将所述目标区域作为定位区域。
若存在某目标区域被全部信标节点的定位置信区间覆盖(如图3b黑色部分，此时信标节点集有四个信标)，则直接以该区域为移动节点的定位区域。若不存在被全部信标节点定位置信区间覆盖的目标区域，则判定是否存在3个或以上被全部信标节点定位置信区间覆盖的目标区域，若有则将其作为定位区域。
104、根据所述定位区域确定移动节点位置。
定位区域确定后，可通过多种方法确定移动节点的位置，本发明实施例对此不作具体限定。
本发明的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，通过多个定位置信区域覆盖情况确定定位区域，可避免农田复杂环境对无线信号传播的影响，提高无线网络定位精度。
在一个实施例中，所述发送定位消息之前，还包括：循环发送邻居节点发现消息，并接收各信标节点的应答消息，发送应答消息的节点作为候选信标节点集；
a)选择候选信标节点集中接收功率最大的3个节点，并判断部署位置是否呈锐角三角形，若否，则转到b)，若是则转到c)；
b)将3个节点构成的三角形最短边的2个节点中，对应接收功率较小的节点暂时剔除，从候选信标节点集中选择接收功率最大的节点与保留的2个节点一起，判断是否呈锐角三角形，若否，则重复b)；若是，则转到c)并将暂时剔除节点重新加回至候选信标节点集；
c)将3个节点添加至信标节点集，同时从候选信标节点集中删除；并转入d)；
d)若信标节点集中节点数量达到或超过预设值，则完成信标节点集构建，否则继续执行步骤a)。
无线网络定位方法都属于基于测距的定位方法，基于测距的定位方法确定未知节点的位置至少需要3个信标节点为参考节点。但如果选择的3个信标节点落在或接近落在一条直线上，则会引入较大误差，如图4a和图4b所示。为此本发明提出一种优质信标节点选择方法，用以挑选数量与位置合适的固定节点作为信标节点。
具体地，在农机作业移动过程中，移动节点循环发送邻居节点发现消息Neib_Find，在农机移动节点附近的固定节点接收到消息后，以预设功率回复邻居节点应答消息ACK_Neib_Find，其中预设功率可以为网络一跳通信的最大功率PNF。
移动节点根据收到的应答消息，建立候选信标节点集，同时采集并记录各节点应答消息的接收功率PNFr(i)。
移动节点根据候选信标节点集中节点ID、节点部署位置图以及应答消息接收功率进行最优信标节点选择。具体见上述步骤a)—d)。
可选地，预设值Nx取5。若循环达到最大次数时信标节点集仍小于3，则当前不满足本实施例的无线网络定位条件，可按照上述实施例的不额外区分信标节点集和候选信标节点集的方法。
本发明的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，通过选择位置与信道条件更优的固定节点作为信标节点，提高了定位信号的质量。
完成信标节点的选择后，移动节点发送定位消息Loc_All，并记录定位消息发送时间TLoc信标节点收到消息后以最高优先级回复定位应答消息Loc_ACK(ID,j,Delay)，并以预设时间间隔重发NLoc次，其中ID表示信标节点ID、j表示回复应答消息的重发次数，Dealy表示信标节点在回复应答时信道被占用时的等待时长，移动节点收到应答消息后，记录各节点应答消息的TLoc_ACK(ID)和每次的接收信号强度信息，并进行农机定位，实现卫星定位信号发生漂移时的农机位置纠偏。其中，NLoc可取10次取平均值。
在一个实施例中，若存在目标区域仅被2个信标节点的定位置信区域所覆盖，则计算移动节点落入所述目标区域的置信概率；若所述目标区域的置信概率大于其它信标的环形定位置信区域，则将所述目标区域作为定位区域。
在103的判断中，若仅存在被2个信标节点定位置信区间覆盖的目标区域，则计算区域的置信概率进行判断，信标节点Ni对应定位环形区域的置信概率计算方式包括：
其中，fNor()为归一化函数，则2个信标节点定位置信区间覆盖的区域置信概率为：
对比Pc(j,k)和其他定位区域独立信标节点的置信概率Pc(i)或Pc(l)，若重叠区域的置信概率最大，即：
Pc(j,k)>max(Pc(i),Pc(l)…)
则认为该重叠区域为定位区域，按照104根据所述定位区域确定移动节点位置。
本发明实施例的方法，针对测距定位无法聚焦收敛的情形，进行定位区域置信度的判定，提高了农机定位的精度。
在上述实施例中，若所述目标区域的置信概率小于其它信标的环形定位置信区域，则以交叠的定位置信区域的切线，截取置信概率最大信标的环形定位置信区域，得到定位区域。
若置信概率最大的为Ni的Pc(i)，则截取信标节点Ni对应环形区域的一段为定位区域，截取方式如图5所示。Nj和Nk为定位置信区域有交叠的两个信标节点，l1、l2为Nj和Nk为定位置信交叠区域的切线，取l1、l2截取的Ni对应环形区域为定位区域，而后执行步骤104。
在一个实施例中，所述根据所述定位区域确定移动节点位置，包括：若所述定位区域尺寸小于等于移动节点定位纠偏误差容忍阈值，则以质心法计算区域质心坐标，并作为移动节点定位结果。
农机定位纠偏误差容忍阈值可以是定位偏差对应的长度阈值，也可以是面积阈值，若定位区域的尺寸小于等于农机定位纠偏误差容忍阈值(如尺寸为定位区域的两点间最大距离、面积的开方，或者是总面积)，则以质心法，如加权质心法等，计算区域质心坐标，并以其作为农机定位结果输出。
在一个实施例中，若所述定位区域尺寸大于移动节点定位纠偏误差容忍阈值，则确定信标节点集中各信标到移动节点的传输时延；以所述定位区域中任何一点为顶点，到传输时延最大的两个信标节点的夹角若大于90度；并且，以时延最大的两个信标的估计距离为半径的圆的交点，落入定位区域中，则以所述交点为移动节点定位结果。
若该区域尺寸大于农机定位纠偏误差容忍阈值，则进行TOA联合定位优化步骤。将上一阶段初步确定的定位区域记为AR，本发明提出的方法还包括TOA联合定位优化。
根据前述的TLoc、TLoc_ACK、Dealy等参数，计算各信标节点到移动节点之间的传输时延
其中，
可为10次应答信号到达时间的均值，TACK为一次应答信号所占的时间长度，Tpro为信标节点接收消息到发出应答的处理响应时间，时延乘以光速即为信标节点到移动节点的距离DTi。
选取2个信标节点，满足其传输时延之尽可能大，且以上一阶段方法中确定的定位区域中任何一点为顶点，形成的夹角大于90度。若满足条件的信标节点为Ni、Nj，分别与移动节点间的距离测算值为DTi、DTj，若两圆相交且有交点落在AR内(如图6a所示)，则以该交点为农机定位坐标
在一个实施例中，若以时延最大的两个信标的估计距离为半径的圆的交点，落入定位区域外，则从定位区域中选取离所述两个信标最近的，且到两个信标距离比值等于估计距离比值的点，作为移动节点定位结果。
若两圆相交点落于AR外(如图6b所示)，则在AR内找到距离Ni、Nj最近的一点v，使得点v到Ni、Nj的距离之比等于DTi、DTj之比。选择该v点的位置作为农机定位坐标。
本发明的方法，在RSSI定位区域较大，精度不满足要求的情况下，进行TOA联合定位优化，采用近距离信标节点RSSI定位，远距离信标节点TOA定位的方法，充分利用RSSI和TOA定位的特点，对不同距离信标节点的定位数据进行综合分析。在卫星定位发生漂移时，通过对无线网络实现农机定位的纠偏。基于农田的信道环境模型，采用RSSI和TOA方法进行测距和位置估计，提高了定位精度，且无需额外硬件开销，符合农业物联网的应用要求。
本发明采用了移动节点端的TOA定位方法，减少对高精度同步时钟等复杂系统算法开销的需求，降低网络能耗以适用于蔬菜农田无线传感器网络，延长网络节点的使用周期也是本发明的目的。实现了基于无线网络的高精度定位与农机作业过程中卫星信号丢失或漂移时的定位纠偏，保证蔬菜无人化生产的作业质量。
下面对本发明提供的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏装置进行描述，下文描述的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏装置与上文描述的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法可相互对应参照。
图7是本发明提供的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏装置的结构示意图，如图7所示，该露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏装置包括：收发处理模块701、置信区生成模块702、定位区确定模块703和定位处理模块704。其中，收发处理模块701用于发送定位消息，并接收各信标的应答消息；置信区生成模块702用于根据信标节点集中每个信标的应答消息，确定移动节点与每个信标距离的估计值，并结合随机分量误差，确定移动节点相对每个信标的环形定位置信区域；定位区确定模块703用于若存在目标区域由3个以上信标的定位置信区域所覆盖，则将所述目标区域作为定位区域；定位处理模块704用于根据所述定位区域确定移动节点位置；其中，所述信标节点集至少包括三个信标。
本发明实施例提供的装置实施例是为了实现上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述方法实施例，此处不再赘述。
本发明实施例提供的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏装置，通过多个定位置信区域覆盖情况确定定位区域，可避免农田复杂环境对无线信号传播的影响，提高无线网络定位精度。
图8是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)801、通信接口(Communications Interface)802、存储器(memory)803和通信总线804，其中，处理器801，通信接口802，存储器803通过通信总线804完成相互间的通信。处理器801可以调用存储器803中的逻辑指令，以执行露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，该方法包括：发送定位消息，并接收各信标的应答消息；根据信标节点集中每个信标的应答消息，确定移动节点与每个信标距离的估计值，并结合随机分量误差，确定移动节点相对每个信标的环形定位置信区域；若存在目标区域由3个以上信标的定位置信区域所覆盖，则将所述目标区域作为定位区域；根据所述定位区域确定移动节点位置；其中，所述信标节点集至少包括三个信标。
此外，上述的存储器803中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，该方法包括：发送定位消息，并接收各信标的应答消息；根据信标节点集中每个信标的应答消息，确定移动节点与每个信标距离的估计值，并结合随机分量误差，确定移动节点相对每个信标的环形定位置信区域；若存在目标区域由3个以上信标的定位置信区域所覆盖，则将所述目标区域作为定位区域；根据所述定位区域确定移动节点位置；其中，所述信标节点集至少包括三个信标。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，该方法包括：发送定位消息，并接收各信标的应答消息；根据信标节点集中每个信标的应答消息，确定移动节点与每个信标距离的估计值，并结合随机分量误差，确定移动节点相对每个信标的环形定位置信区域；若存在目标区域由3个以上信标的定位置信区域所覆盖，则将所述目标区域作为定位区域；根据所述定位区域确定移动节点位置；其中，所述信标节点集至少包括三个信标。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，其特征在于，包括：
发送定位消息，并接收各信标的应答消息；
根据信标节点集中每个信标的应答消息，确定移动节点与每个信标距离的估计值，并结合随机分量误差，确定移动节点相对每个信标的环形定位置信区域；
若存在目标区域由3个以上信标的定位置信区域所覆盖，则将所述目标区域作为定位区域；
根据所述定位区域确定移动节点位置；
其中，所述信标节点集至少包括三个信标。
2.根据权利要求1所述的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，其特征在于，所述发送定位消息之前，还包括：
循环发送邻居节点发现消息，并接收各信标节点的应答消息，发送应答消息的节点作为候选信标节点集；
a)选择候选信标节点集中接收功率最大的3个节点，并判断部署位置是否呈锐角三角形，若否，则转到b)，若是则转到c)；
b)将3个节点构成的三角形最短边的2个节点中，对应接收功率较小的节点暂时剔除，从候选信标节点集中选择接收功率最大的节点与保留的2个节点一起，判断是否呈锐角三角形，若否，则重复b)；若是，则转到c)并将暂时剔除节点重新加回至候选信标节点集；
c)将3个节点添加至信标节点集，同时从候选信标节点集中删除；并转入d)；
d)若信标节点集中节点数量达到或超过预设值，则完成信标节点集构建，否则继续执行步骤a)。
3.根据权利要求1所述的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，其特征在于，若存在目标区域仅被2个信标节点的定位置信区域所覆盖，则计算移动节点落入所述目标区域的置信概率；
若所述目标区域的置信概率大于其它信标的环形定位置信区域，则将所述目标区域作为定位区域。
4.根据权利要求3所述的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，其特征在于，若所述目标区域的置信概率小于其它信标的环形定位置信区域，则以交叠的定位置信区域的切线，截取置信概率最大信标的环形定位置信区域，得到定位区域。
5.根据权利要求1-4任一项所述的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，其特征在于，所述根据所述定位区域确定移动节点位置，包括：
若所述定位区域尺寸小于等于移动节点定位纠偏误差容忍阈值，则以质心法计算区域质心坐标，并作为移动节点定位结果。
6.根据权利要求1-4任一项所述的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，其特征在于，若所述定位区域尺寸大于移动节点定位纠偏误差容忍阈值，则确定信标节点集中各信标到移动节点的传输时延；
以所述定位区域中任何一点为顶点，到传输时延最大的两个信标节点的夹角若大于90度；
并且，以时延最大的两个信标的估计距离为半径的圆的交点，落入定位区域中，则以所述交点为移动节点定位结果。
7.根据权利要求6所述的露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法，其特征在于，若以时延最大的两个信标的估计距离为半径的圆的交点，落入定位区域外，则从定位区域中选取离所述两个信标最近的，且到两个信标距离比值等于估计距离比值的点，作为移动节点定位结果。
8.一种露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏装置，其特征在于，包括：
收发处理模块，用于发送定位消息，并接收各信标的应答消息；
置信区生成模块，用于根据信标节点集中每个信标的应答消息，确定移动节点与每个信标距离的估计值，并结合随机分量误差，确定移动节点相对每个信标的环形定位置信区域；
定位区确定模块，用于若存在目标区域由3个以上信标的定位置信区域所覆盖，则将所述目标区域作为定位区域；
定位处理模块，用于根据所述定位区域确定移动节点位置；
其中，所述信标节点集至少包括三个信标。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述露地蔬菜无人化作业无线信标精准对行纠偏方法的步骤。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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