RU2702756C2 - Способ определения местоположения животных с использованием радиоволн - Google Patents

Способ определения местоположения животных с использованием радиоволн Download PDF

Info

Publication number
RU2702756C2
RU2702756C2 RU2017144307A RU2017144307A RU2702756C2 RU 2702756 C2 RU2702756 C2 RU 2702756C2 RU 2017144307 A RU2017144307 A RU 2017144307A RU 2017144307 A RU2017144307 A RU 2017144307A RU 2702756 C2 RU2702756 C2 RU 2702756C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
location
determined
probability
acceleration
node
Prior art date
Application number
RU2017144307A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017144307A (ru
RU2017144307A3 (ru
Inventor
Вольфганг АУЭР
Бранислав РУДИК
Маркус ПИХЛЕР
Original Assignee
Смартбоу Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Смартбоу Гмбх filed Critical Смартбоу Гмбх
Publication of RU2017144307A publication Critical patent/RU2017144307A/ru
Publication of RU2017144307A3 publication Critical patent/RU2017144307A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2702756C2 publication Critical patent/RU2702756C2/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K11/00—Marking of animals
    • A01K11/006—Automatic identification systems for animals, e.g. electronic devices, transponders for animals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K11/00—Marking of animals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K29/00—Other apparatus for animal husbandry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K29/00—Other apparatus for animal husbandry
    • A01K29/005—Monitoring or measuring activity, e.g. detecting heat or mating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/28—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network with correlation of data from several navigational instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/68—Marker, boundary, call-sign, or like beacons transmitting signals not carrying directional information
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0278—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves involving statistical or probabilistic considerations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/04—Details
    • G01S1/045—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S2201/00—Indexing scheme relating to beacons or beacon systems transmitting signals capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters
    • G01S2201/01—Indexing scheme relating to beacons or beacon systems transmitting signals capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters adapted for specific applications or environments
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/0202—Child monitoring systems using a transmitter-receiver system carried by the parent and the child
    • G08B21/0272—System arrangements wherein the object is to detect exact location of child or item using triangulation other than GPS

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу определения местоположения животных с помощью радиоволн. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения животных, в том числе в огороженном пространстве. Упомянутый технический результат достигается тем, что при использовании результатов предыдущих измерений и вычислений применительно к возможному местоположению узла, местоположение которого подлежит определению, стохастические вычисления применяются для выборки из множества результатов вычислений соответственно текущего местоположения того результата, который фактически описывает текущее местоположение с наивысшей степенью вероятности. Значения ускорения, которые измерены на животных, используют в стохастических вычислениях. Если измерены более высокие величины ускорения, предполагается, что увеличивается вероятность относительно больших расстояний между местоположениями, расположенными последовательно во времени, узлов, местоположение которых подлежит определению. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу определения местоположения животных с помощью радиоволн.
Традиционные системы для определения местоположения объектов, например животных, с помощью радиоволн содержат множество радиопередатчиков и/или радиоприемников, расположенных в известных координатах, и соответствующий радиопередатчик и/или радиоприемник на каждом объекте, местоположение которого подлежит определению.
Кроме этого, передатчики и приемники, применяемые для определения местоположения посредством радиоволн, обычно называются просто «узлы». Согласно часто используемому способу, для определения местоположения узла, прикрепленного к животному, местоположение которого подлежит определению, радиосигналы используются на первом этапе для измерения величины, на которую отличаются расстояния между отдельными узлами известного местоположения и узлом, местоположение которого подлежит определению. Например, с этой целью сигнал одновременно распространяется от узла, местоположение которого подлежит определению, ко всем другим узлам. Принимающие узлы измеряют время прибытия к ним этого сигнала. Разницы между отдельными измерениями времени, каждую из которых умножают на скорость света (скорость распространения сигнала в соответствующей среде), создают разницы расстояний между отдельными узлами и передающим узлом. Для дальнейшего вычисления в первом этапе предполагается, что узел, местоположение которого подлежит определению, находится на гиперболоиде, ось которого проходит сквозь два узла с известным местоположением в качестве точек фокусировки, причем измеренная разница расстояния между этими узлами и узлом, местоположение которого подлежит определению, равна величине, на которую, по определению, различаются расстояния между двумя точками фокусировки и каждой точкой на гиперболоиде. Возможное местоположение устройства, местоположение которого подлежит определению, сужают до двух точек путем пересечения по меньшей мере трех таких гиперболоидов. Дальнейшее сужение до одной точки может осуществляться с помощью четвертого гиперболоида (в результате чего требуются по меньшей мере четыре узла с известным местоположением) или благодаря возможности исключить одну точку в любом случае на основании известных геометрических условий, например поскольку она находится за пределами скотного двора, внутри которого могут перемещаться животные. (В этом тексте термин «гиперболоид» используется для обозначения осесимметричной поверхности, напоминающей оболочку, которую можно представить путем вращения гиперболы вокруг своей главной оси.)
Если, в модификации описанного способа, посредством радиоволн непосредственно получены расстояния между узлом на животном, местоположение которого подлежит определению, и отдельными узлами с известным местоположением, во втором этапе могут подразумеваться сферические оболочки вместо гиперболоидных оболочек.
В документах AT 506628 A1, US 6122960 A, DE 100 45 469 C2, WO9941723 A1, WO2011153571 A2 и WO2012079107 A2, например, рассмотрена радиолокация животных согласно описанному принципу.
Учитывая значительные ошибочные измерения и погрешности измерений, которые часто и неизбежно возникают на практике, например за счет отражения радиоволн, необходимо ввести следующие логические предположения и необходимо выполнить соответствующие вычисления с целью получения итогового местоположения, которое в некоторой степени является надежным. Помимо уже упомянутого исключения результатов, которые являются невозможными из-за геометрических условий, применяются стохастические методы, в частности для того, чтобы также ограничить неоднозначность соответственно текущего результата/результатов на основании результатов предыдущих измерений и для того, чтобы найти результат измерения, отражающий реальность с наименьшей вероятностью ошибки. В данном контексте опробованная и испытанная стохастическая модель представляет собой скрытую марковскую модель и, в частности, алгоритм Витерби, с помощью которых в каждом случае можно относительно эффективным образом определить текущую наиболее вероятную последовательность состояний из множества возможных последовательностей состояний.
Граничное условие, обычно применяемое для вычисления вероятности местопребывания, заключается в том, что по меньшей мере выше определенного предела расстояния между местоположением, проверяемым в настоящий момент, и последним предполагаемым местоположением, вероятность того, что местоположение, проверяемое в настоящий момент, является текущим местоположением, уменьшается с увеличением расстояния. Если выразить несколько упрощенно, это означает, что текущее местоположение животного может находиться лишь в пределах круга с конкретным ограниченным радиусом вокруг последнего из ранее предполагаемых местоположений с высокой степенью вероятности.
Например, в документе EP 1 494 397 A2 описан способ радиолокации, в частности для использования в зданиях. Радиолокация особенно затруднена в зданиях за счет часто возникающих отражений сигналов.
В документах EP 549081 A1, GB 2234070 A, GB 2278198 A, US 3999611 A, US 6122960 A, US 7616124 B2, WO 2002091001 A1, WO 2003055388 A2, WO 2006077589 A2, WO 2010108496 A1 и WO 2010109313 A1, например, предложены и описаны технологические приемы оснащения живых животных датчиками ускорения (помимо прочего) и получения логических выводов о поведении животных, которое приводит к соответствующим ускорениям, на основании результатов измерений из датчиков ускорения. С этой целью, результаты измерений обычно передают, посредством радиосвязи, в систему обработки данных и последняя проверяет их на предмет соответствий с временными профилями данных об ускорениях, сохраненных в качестве моделей.
В этом случае, временные профили, сохраненные в качестве моделей, являются характерными для определенных типов активности животного, например, когда животное ходит, ест, пережевывает жвачку, спит, возможно хромает или покрывает других животных. Для обнаружения характерных моделей в более ранней работе регистрировали данные об ускорениях и параллельно регистрировали типы активности животных, определенные на основании непосредственного наблюдения, и из зарегистрированных данных формировали выборку корреляций между моделями ускорений и типами активности.
В документе WO9941723 A1 описано устройство для ношения человеком или животным, причем указанное устройство может принимать и передавать радиоволны и его местоположение можно определить посредством спутниковой системы навигации. Также упоминается, что устройство также может содержать датчик ускорения, помимо различных других датчиков, которые могут измерять, например, биологическое состояние.
В документах WO2011153571 A2 и WO2012079107 A2 описаны беспроводные ушные бирки для животных, причем ушная бирка позволяет осуществлять радиолокацию и способна содержать датчик ускорения, с помощью которого можно автоматически идентифицировать типы активности животного посредством оценки на основании моделей.
В документе US 6122960 A в основном описано измерение и регистрация перемещений и расстояний, преодолеваемых людьми или животными, путем измерения ускорений и оценки измерений (интегрирование измеренных векторов ускорения в два приема). Предложено дополнительно определять «абсолютное местоположение» посредством радионавигации.
На основании известного уровня техники, целю настоящего изобретения является предоставление автоматически выполняемого способа определения местоположения животных с помощью радиоволн, при этом указанный способ также может применяться в огороженных пространствах и загонах для выгула животных и обеспечивает более точные и более надежные результаты по сравнению с известными способами такого типа на основании инвестиционных расходов, необходимых для этой цели.
Для достижения указанной цели, в качестве основы принимают известный способ радиолокации, согласно которому стохастические вычисления применяются для выборки из множества результатов вычислений соответственно текущего местоположения, на основании результатов предыдущих измерений и вычислений применительно к возможному местоположению узла, местоположение которого подлежит определению, того результата, который фактически описывает текущее местоположение с наивысшей степенью вероятности (то есть с наименьшей степенью погрешности), и в этом случае в качестве пограничного условия сопутствующим образом включают тот факт, что по меньшей мере выше определенного порогового значения расстояния между местоположением, определенным результатом текущего вычисления, и последним предполагаемым местоположением узла, местоположение которого подлежит определению, вероятность того, что местоположение согласно результату текущего вычисления является фактическим местоположением узла, местоположение которого подлежит определению, уменьшается с увеличением расстояния между двумя местоположениями.
В настоящем изобретении предложена практическая реализация усовершенствования способа путем дополнительного измерения данных об ускорениях на животном, местоположение которого подлежит определению, и сопутствующего включения измеренных данных об ускорениях в вероятность, таким образом, в случае, если измерены более высокие значения ускорения, предполагается, что вероятность большего расстояния между двумя предполагаемыми местоположениями, расположенными последовательно во времени, увеличивается при одновременном уменьшении вероятности меньшего расстояния между двумя предполагаемыми местоположениями, расположенными последовательно во времени.
Настоящее изобретение показано с помощью графических материалов, изображающих преимущественный приведенный в качестве примера вариант способа согласно изобретению:
на фиг. 1: изображено, в очень схематичном виде, определение последовательности местоположений из многих вычисленных местоположений, которая соответствует реальности с наибольшей степенью вероятности.
на фиг. 2: изображены, в прямоугольной системе координат, две характеристики a, b предполагаемой вероятности для числового значения расстояний между возможными местоположениями (местоположениями) узла, местоположение которого подлежит определению, которые определены посредством измерения и вычисления и расположены последовательно во времени.
Радиолокационная система для определения местоположения и перемещений животного включает в себя, как подробнее описано выше, множество узлов, животное, способное свободно перемещаться во время ношения узла, местоположение которого подлежит определению, и множество дополнительных узлов, установленных неподвижным образом, причем известно их местоположение относительно друг друга. Последовательность измерений и вычислений для радиолокации осуществляют в регулируемых интервалах времени. Как подробнее описано выше, измерение представляет собой измерение расстояния между узлом, местоположение которого подлежит определению, и узлами с известным местоположением или измерение разниц расстояний между узлом, местоположение которого подлежит определению, и отдельными узлами с известным местоположением. Возможное местоположение узла, местоположение которого подлежит определению (относительно узлов с известным местоположением), выводят из результатов измерений посредством геометрического вычисления. За счет того факта, что очень часто присутствуют более четырех узлов с известным местоположением и радиосигналы обычно передаются между двумя узлами не только по прямой линии, но также по другим, более длинным траекториям за счет отражения, возникает множество результатов измерений, которые можно математически обозначить в качестве переопределенной системы, которая сама по себе является противоречивой. В частности, это означает что при использовании соответствующих четырех последних результатов приема радиосигналов между узлом, местоположение которого подлежит определению, и другим узлом с известным местоположением для вычисления местоположения узла, местоположение которого подлежит определению, получают множество результатов вычислений, каждый из которых описывает местоположение в пространстве, но лишь небольшая часть этих результатов вычислений действительно описывает местоположения узла, местоположение которого подлежит определению. Для сравнения, большинство результатов вычислений является неточными.
Это отношение символически изображено на фиг. 1. За множеством результатов вычислений, каждый из которых обозначает местоположение c (соответственно обозначенные квадратом, повернутым на 45 градусов), следует множество результатов вычислений, каждый из которых обозначает местоположение d (соответственно обозначенные звездой) и так далее применительно к результатам вычислений для местоположений e и местоположений f.
Из начального этапа можно в качестве неизменного факта предположить, что за одним из местоположений c следует одно из местоположений d и затем одно из местоположений e и, наконец, одно из местоположений f на фактической траектории узла, местоположение которого подлежит определению. Единственная траектория g символически обозначена, как пример, пунктирной линией на фиг. 1 в качестве типичного образца мириады траекторий, возможных в принципе.
Для того, чтобы вычислить, какая траектория действительно отражает реальность с наибольшей вероятностью, учитывают тот факт, что возможные расстояния между двумя местоположениями, непосредственно следующими друг за другом применительно ко времени (c и d, d и e, e и f), не обладают равной степенью вероятностью, но вместо этого некоторые классы расстояний более вероятны, а другие менее вероятны. Чрезмерно большие расстояния являются невозможными, например, поскольку они означали бы, что животное, носящее узел, местоположение которого подлежит определению, движутся быстрее, чем это позволяет биология и технология.
На фиг. 2 изображен график, содержащий отчеты касательно вероятности величин расстояний между двумя местоположениями, непосредственно следующими друг за другом применительно ко времени.
Каждая из двух кривых a, b описывает высокую степень вероятности расстояния D1, D2 между двумя местоположениями, непосредственно следующими друг за другом применительно ко времени.
Например, если применяется кривая a и точно вычисляются два возможных расстояния D1 и D2 для определенного времени, соотношение размеров измерений по оси ординат Pa1 и Pa2, относящихся к соответствующим расстояниям D1 и D2, демонстрирует отношение вероятности, применяемой к D1, к вероятности, применяемой к D2. Для дальнейшего вычисления также необходимо нормализовать абсолютную величину вероятностей, так чтобы сумма вероятностей во всех возможных местоположениях всегда имела одну и ту же величину (в лучшем случае 1).
Максимум обеих кривых a и b находится в D = 0, в результате чего, согласно обеим кривым, расстояния между двумя местоположениями, непосредственно следующими друг за другом применительно ко времени, являются еще более вероятными и малыми расстояниями.
Тем не менее, кривая a имеет более отвесное падение, чем кривая b. Это означает, что при использовании кривой a для представления вероятности, вероятность того, что большее расстояние D2 является верным расстоянием, в отличие от вероятности того, что меньшее расстояние D1 является корректным расстоянием, существенно ниже, чем при использовании кривой b для представления вероятности.
Настоящее изобретение предоставляет возможность выбора кривой a или b для использования в качестве зависимой от ускорений, измеренных датчиком ускорения, расположенным на животном. Если в течение периода, для которого необходимо вычислить местоположение, были измерены малые величины ускорения, то используется более отвесная кривая a, и кривая b используется, если были измерены большие величины ускорения.
Можно предположить, что кривые a, b представляют собой нормальное распределение Гаусса, например, в этом случае, можно предположить, что предполагаемое стандартное отклонение, включенное, как известно, сопутствующим образом в формулу вычисления для кривых, зависит от измеренного ускорения. Функция зависимости предпочтительно должна быть такой, что с увеличением ускорения, стандартное отклонение сопутствующим образом однообразно увеличивается, например сопутствующим образом увеличивается прямо пропорционально измеренному ускорению.
Оптимальные профили и зависимости кривых, такие как форма кривых, зависящих от измеренных ускорений, необходимо определять эмпирическим путем. С этой целью, последовательности перемещений животных, или роботов и т.д., регистрируют, с одной стороны, путем непосредственного наблюдения, измерения и фиксации траектории и, с другой стороны, определяют посредством радиолокации, измерений ускорения и объединяющего вычисления. Объединяющее вычисление изменяют с помощью разных основополагающих параметров вычисления (например, разных зависимостей стандартных отклонений кривых согласно фиг. 1 от измеренного ускорения) до тех пор, пока два способа определения не предоставят оптимальным образом в равной степени хороших результатов.
Если все параметры вычисления были правильно выведены и сопутствующим образом включены в вычисление, наилучшая из возможных траекторий g согласно фиг. 1 может быть определена путем формирования соответствующих произведений трех вероятностей, которые в каждом случае связаны с соответствующими расстояниями c-d, d-e и e-f, согласно фиг. 1, всех возможных траекторий вдоль последовательностей местоположений c-d-e-f и последующего выбора траектории, для которой это произведение является наибольшим. (Для того, чтобы сложность вычислений оставалась в допустимых пределах, следует использовать известные способы скрытой марковской модели, в частности алгоритм Витерби, упомянутый во вступительной части).
Строго говоря, величину ускорения, включенную в вычисление вероятностей, следует понимать как обозначающую математически обработанную численную величину, образованную из множества величин ускорений, измеренных за соответственно текущий период времени и достаточно представляющую это множество величин. Она может представлять собой статистическую среднюю величину, например среднеквадратичное значение, или геометрическую сумму среднеквадратичных значений, измеренных в отдельных направлениях, или арифметическое среднее значение или среднее значение отдельных абсолютных значений и т.д., но также может представлять собой взвешенное сочетание разных средних значений этого типа или величину векторной суммы определенных отдельных векторов ускорения. На практике, подходящий способ определения, как и ранее, лучше всего определить эмпирическим путем. Выбор зависит не только от теоретической математической точности, но также, например, от частоты измерений, точности измерений, доступных вычислительных возможностей и т.д.
В результате отслеживания перемещений животного, интересна, в частности, величина расстояния, пройденного животным за некоторый период времени (например за один день), поскольку это многое говорит о степени активности животного и, следовательно, о состоянии животного. В отличие от этого, информация о точных местоположениях животного в отдельные моменты времени несет меньшее значение и, следовательно, менее интересна.
В частности, при отслеживании всего расстояния, пройденного животным за «длительный период времени» (например за один час или один день), неточности радиолокации имеют очень сильное влияние в относительном выражении, если животное не перемещается на очень большое расстояние и, следовательно, также измеряются небольшие ускорения.
Таким образом, согласно одному предпочтительному дальнейшему развитию способа согласно изобретению, желательно сопутствующим образом включать, в вычисление наиболее вероятной траектории, пройденной узлом радиолокационной системы, прикрепленным к животному, тот факт, что результаты из радиолокационной системы, то есть информация, относящаяся к расстоянию между узлом, местоположение которого подлежит определению, и узлами с известным местоположением или относящаяся к расстоянию между местоположениями, непосредственно следующими друг за другом применительно ко времени, узла, местоположение которого подлежит определению, полученные посредством передачи радиосигналов, которые были получены во время измерений высоких значений ускорения, являются верными с более высокой степенью вероятности, чем результаты из радиолокационной системы, который были получены во время измерения низких значений ускорения.
Существует множество возможных способов для того, чтобы включить это в конкретное вычисление траектории, которая может считаться наиболее вероятной. В качестве чрезвычайно простого приведенного в качестве примера способа, можно просто игнорировать результаты измерений радиолокации, которые применяются к временным диапазонам, в которых величина измеренного ускорения была ниже конкретного минимального предельного значения. Итоговая предполагаемая траектория проходит по максимально прямому пути между возможными итоговыми местоположениями радиолокации, которые относятся к моментам, в которые были измерены ускорения, превышающие указанную минимальную величину.

Claims (4)

1. Способ определения местоположения животного с помощью радиоволн, причем животное оснащено узлом радиолокационной системы, местоположение которого подлежит определению, и множество других узлов радиолокационной системы расположены в известных местоположениях, радиосигналы передают между узлом, местоположение которого подлежит определению, и узлами с известным местоположением, и отдельные расстояния и/или отдельные разницы расстояний между отдельными узлами с известным местоположением, с одной стороны, и узлом, местоположение которого подлежит определению, с другой стороны, вычисляют из параметров, измеренных во время передачи сигнала, и возможные местоположения узла, местоположение которого подлежит определению, вычисляют из множества результатов вычислений этого типа с помощью системы обработки данных, стохастические вычисления используют для выборки из множества результатов вычислений соответственно текущего местоположения, на основании результатов из предыдущих измерений и вычислений применительно к возможному местоположению узла, местоположение которого подлежит определению, того результата, который действительно описывает текущее местоположение с максимальной степенью вероятности, в этом случае в качестве пограничного условия сопутствующим образом включают тот факт, что по меньшей мере выше определенного порогового значения расстояния между местоположением, определенным результатом текущего вычисления, и последним предполагаемым местоположением узла, местоположение которого подлежит определению, вероятность того, что местоположение согласно результату текущего вычисления является фактическим местоположением узла, местоположение которого подлежит определению, уменьшается с увеличением расстояния между двумя местоположениями, данные об ускорениях также измеряют на животном, оснащенном узлом, местоположение которого подлежит определению, и измеренные данные об ускорениях передают в систему обработки данных, отличающийся тем, что принятие указанной вероятности зависит от измеренных данных об ускорениях, причем в случае, если измерены более высокие значения ускорения, предполагается, что вероятность большего расстояния между двумя предполагаемыми местоположениями, расположенными последовательно во времени, увеличивается при одновременном уменьшении вероятности меньшего расстояния между двумя предполагаемыми местоположениями, расположенными последовательно во времени.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предполагают, что вероятность, характеризующая величину расстояния между двумя местоположениями, находящимися последовательно во времени, узла, местоположение которого подлежит определению, по меньшей мере приблизительно следует нормальному распределению Гаусса на основании величины расстояния, причем предполагают, что стандартное отклонение однообразно увеличивается вместе с измеренным ускорением.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что статистическую среднюю величину измеренных значений ускорения, расположенных последовательно во времени, используют в качестве значения ускорения, включенного в определение вероятности.
4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что при вычислении наиболее вероятной последовательности из нескольких местоположений, принятых узлом, местоположение которого подлежит определению, информацию о расстоянии, относящуюся к узлу, местоположение которого подлежит определению, измеренную из передачи радиосигнала, сопутствующим образом включают в вычисление в качестве верной с большей степенью вероятности, если более высокие значения ускорения определены при измерении ускорения, чем в случае, если более низкие значения ускорения определены при измерении ускорения.
RU2017144307A 2015-06-12 2016-06-09 Способ определения местоположения животных с использованием радиоволн RU2702756C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA374/2015A AT517225B1 (de) 2015-06-12 2015-06-12 Verfahren für die Ortung von Tieren mit Hilfe von Funkwellen
ATA374/2015 2015-06-12
PCT/AT2016/000064 WO2016197160A1 (de) 2015-06-12 2016-06-09 Verfahren für die ortung von tieren mit hilfe von funkwellen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017144307A RU2017144307A (ru) 2019-07-12
RU2017144307A3 RU2017144307A3 (ru) 2019-09-19
RU2702756C2 true RU2702756C2 (ru) 2019-10-11

Family

ID=56413436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144307A RU2702756C2 (ru) 2015-06-12 2016-06-09 Способ определения местоположения животных с использованием радиоволн

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11035924B2 (ru)
EP (1) EP3308191B1 (ru)
CN (1) CN107690588B (ru)
AT (1) AT517225B1 (ru)
AU (1) AU2016275540B2 (ru)
PL (1) PL3308191T3 (ru)
RU (1) RU2702756C2 (ru)
WO (1) WO2016197160A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2025037B1 (nl) * 2020-03-03 2021-10-14 Nedap Nv Locatievalidatie-eenheid voor het valideren van een locatie van ten minste één dier, veebeheersysteem, werkwijze en computer programma.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6113539A (en) * 1999-01-27 2000-09-05 K.E.R. Associates, Inc. Physical monitoring system for feedlot animals
EP1109031A1 (de) * 1999-12-10 2001-06-20 Ascom Systec AG Verfahren und Einrichtung zum Lokalisieren eines mobilen Terminals
RU2432581C1 (ru) * 2010-03-03 2011-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "РТЛ-Сервис" Способ локации радиоузла, система локации радиоузла и узел обработки данных
US20130035110A1 (en) * 2011-08-02 2013-02-07 Qualcomm Incorporated Likelihood of mobile device portal transition

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3999611A (en) 1974-11-18 1976-12-28 Louis Bucalo Devices relating to hooves
GB2234070A (en) 1989-06-12 1991-01-23 Anthony Alexander Scarisbrick Analysis of performance during an exercise activity
NL9102182A (nl) 1991-12-24 1993-07-16 Stichting Inst Mech Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de toestand van een dier.
GB2278198B (en) 1993-05-20 1997-01-29 Mini Agriculture & Fisheries Condition indicator
US6122960A (en) 1995-12-12 2000-09-26 Acceleron Technologies, Llc. System and method for measuring movement of objects
US6317049B1 (en) 1998-02-17 2001-11-13 Souhail Toubia Apparatus and method for locating missing persons, animals, and objects
DE10045469C2 (de) 2000-09-14 2002-12-05 Reinhard Ludwig Elektronische Überwachung einer Tierherde
KR20010074568A (ko) 2001-05-08 2001-08-04 이중호 가속도 센싱 모션 센서 및 그 센싱 방법
DE10164534A1 (de) 2001-12-31 2003-07-10 Dirk Parchmann Einrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Kenngrößen der Bewegung eines Körpers
US7250907B2 (en) 2003-06-30 2007-07-31 Microsoft Corporation System and methods for determining the location dynamics of a portable computing device
US7592909B2 (en) * 2006-01-19 2009-09-22 Board Of Regents, The University Of Texas System Location and tracking system using wireless technology
ITBA20040059A1 (it) * 2004-12-23 2005-03-23 Matrix Srl Sistema di localizzazione di persone , animali e cose , tramite innovativa rete di ricetrasmettitori senza cavi e a basso consunmo energetico
IL166394A0 (en) 2005-01-19 2006-01-15 Vladimir Voronin A system and apparatus for detecting estrus
NZ564365A (en) * 2005-05-24 2010-09-30 Commw Scient Ind Res Org Animal management system
US7616124B2 (en) 2005-10-11 2009-11-10 Snif Labs, Inc. Tag system
US7904097B2 (en) * 2005-12-07 2011-03-08 Ekahau Oy Location determination techniques
US8055469B2 (en) * 2006-03-03 2011-11-08 Garmin Switzerland Gmbh Method and apparatus for determining the attachment position of a motion sensing apparatus
KR100815152B1 (ko) * 2006-11-07 2008-03-19 한국전자통신연구원 다중 필터 융합을 이용한 복합 항법 장치 및 이를 이용한항법 정보 제공 방법
US7821406B2 (en) * 2007-02-27 2010-10-26 Wangrud Carole A System for monitoring and tracking animals
AT506628B1 (de) 2008-03-27 2012-01-15 Schauer Maschinenfabrik Gmbh Vorrichtung zur überwachung von in einem stall freilaufend gehaltenen nutztieren
CN102056478A (zh) * 2008-05-05 2011-05-11 斯马特尔农业股份有限公司 移动对象的检测
US20100130230A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Qualcomm Incorporated Beacon sectoring for position determination
WO2010108496A1 (en) 2009-03-25 2010-09-30 Smarter Farming A/S System and method for detecting behaviour of animals
ITPV20090004A1 (it) 2009-03-27 2010-09-28 Promogreen Com Srl Sistema per localizzazione e addestramento
AT509892B1 (de) 2010-06-09 2014-06-15 Mkw Electronics Gmbh Tiermarke
AT13366U1 (de) 2010-12-15 2013-11-15 Mkw Electronics Gmbh Verfahren zum Anzeigen einer einem Tier zugeordneten Information
DE102011000250A1 (de) * 2011-01-21 2012-07-26 Vorwerk & Co. Interholding Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Position eines selbsttätig verfahrbaren Geräts
WO2012167301A1 (en) 2011-06-10 2012-12-13 Navisens Pty Ltd Positioning, tracking and trajectory estimation of a mobile object
EP2615598B1 (en) 2012-01-11 2017-12-06 Honda Research Institute Europe GmbH Vehicle with computing means for monitoring and predicting traffic participant objects
JP5450832B1 (ja) * 2012-09-06 2014-03-26 株式会社東芝 位置検出装置、位置検出方法及び位置検出プログラム
CN103134494B (zh) * 2012-12-05 2015-07-29 中国科学院深圳先进技术研究院 室内环境中的车辆导航方法和装置
US8934921B2 (en) * 2012-12-14 2015-01-13 Apple Inc. Location determination using fingerprint data
AT515088B1 (de) * 2014-02-14 2015-06-15 Mkw Electronics Gmbh Verfahren für die Ortung von Tieren mit Hilfe von Funkwellen
AT515870A3 (de) * 2014-06-05 2022-06-15 Smartbow Gmbh Datennetzwerk für die Überwachung von Tieren
GB201500411D0 (en) * 2014-09-15 2015-02-25 Isis Innovation Determining the position of a mobile device in a geographical area
CN110381734A (zh) * 2017-02-27 2019-10-25 艾集森斯私人有限公司 动物可穿戴装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6113539A (en) * 1999-01-27 2000-09-05 K.E.R. Associates, Inc. Physical monitoring system for feedlot animals
EP1109031A1 (de) * 1999-12-10 2001-06-20 Ascom Systec AG Verfahren und Einrichtung zum Lokalisieren eines mobilen Terminals
RU2432581C1 (ru) * 2010-03-03 2011-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "РТЛ-Сервис" Способ локации радиоузла, система локации радиоузла и узел обработки данных
US20130035110A1 (en) * 2011-08-02 2013-02-07 Qualcomm Incorporated Likelihood of mobile device portal transition

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B.Kapicioglu: "Applications of machine learning to location data", 06.2013. *

Also Published As

Publication number Publication date
US11035924B2 (en) 2021-06-15
AT517225B1 (de) 2016-12-15
EP3308191A1 (de) 2018-04-18
AT517225A4 (de) 2016-12-15
CN107690588A (zh) 2018-02-13
EP3308191B1 (de) 2019-07-24
BR112017026541A2 (pt) 2018-08-14
RU2017144307A (ru) 2019-07-12
AU2016275540B2 (en) 2020-04-09
RU2017144307A3 (ru) 2019-09-19
PL3308191T3 (pl) 2020-01-31
US20180160650A1 (en) 2018-06-14
WO2016197160A1 (de) 2016-12-15
CN107690588B (zh) 2021-08-24
AU2016275540A1 (en) 2017-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11140875B2 (en) Method for locating animals
EP2095151B1 (en) A method for localizing remote devices, using acoustical and electromagnetic waves
US20200233061A1 (en) Method and system for creating an inverse sensor model and method for detecting obstacles
CN112119330B (zh) 物体检测装置及物体检测方法
ES2449466T3 (es) Procedimiento y dispositivo para la localización de objetos
Alshareef et al. Application of trilateration and Kalman filtering algorithms to track dynamic brain deformation using sonomicrometry
CN109769206B (zh) 一种室内定位融合方法、装置、存储介质及终端设备
CN108882169B (zh) 一种WiFi位置指纹数据的获取方法及装置和机器人
CN111830501B (zh) Hrrp历史特征辅助的信号模糊数据关联方法及系统
US10820152B2 (en) Device diversity correction method for RSS-based precise location tracking
RU2702756C2 (ru) Способ определения местоположения животных с использованием радиоволн
KR101480834B1 (ko) 다중 경로 음파 전달 모델 및 표적 식별을 이용한 표적 기동분석 방법
CN106885567A (zh) 一种惯导协作定位方法及定位设备
US11408964B2 (en) Location estimating apparatus, location estimating method and program storing recording medium, and location estimating system
TWI794971B (zh) 物體方位辨識方法與物體方位辨識裝置
KR20170048947A (ko) 위치 추정 정확도 향상을 위한 이동형 기준 노드 위치 결정 방법
KR20210062453A (ko) 운동 정보 결정 방법 및 장치
CN118330605B (zh) 基于卷积神经网络和辅助器的激光雷达风速反演方法
RU2011120218A (ru) Способ сопровождения траектории цели и радиолокационная станция для его реализации
Kim et al. Localization and tracking of moving target using iterative Kalman filter in 2D IRUWB radar system
Belinska et al. Application of least square method with variable parameters for GPS accuracy improvement
Coene et al. Location-Aware Range-Error Correction for Improved UWB Localization
JP2015190784A (ja) レーダ装置
Hong et al. Analysis of automatic detection for unknown target
BR112017026541B1 (pt) Processo para a localização de animais com o auxílio de ondas de rádio