一种基于LoRa技术的牧场牛羊定位方法技术

本发明专利技术是提供一种基于Lora技术的牧场牛羊定位方法，所述一种基于Lora技术的牧场牛羊定位方法对网关节点的数量要多于三个，网关节点越多定位精度越高且对网关节点的位置没有特殊要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa技术的牧场牛羊定位方法
本专利技术涉及牧场牛羊位置定位方法，具体的说，为一种基于LoRa技术的牧场牛羊定位方法
技术介绍
随着我国畜牧业的发展，牧场资源显得越来重要。放牧不足会使草场资源浪费，过度放牧不仅会造成来年牧场植被质量和数量的下降，严重还可能导致草场沙漠化。因此合理高效利用草场资源一直是广大从事牧业人员追求的目标。牧区牧畜定位能够为加强牧畜管理提供支持，同时也能够为草场保护提供重要依据、有效避免过度放牧对草场的破坏。传统的无线定位方法一般通信包括：蓝牙、ZigBee、GPS等无线定位方法。然而蓝牙技术的定位距离短，无法满足广袤草原远距离定位；基于ZigBee技术的定位和蓝牙定位一样亦面临距离短、功耗大的问题；GPS定位不仅存在功耗大的问题，而且定位终端模块体积大，硬件成本高，不宜在牛羊耳朵上佩戴和大面积草原推广。综上所述，如何利用现代技术实现超低功耗、远距离、低成本的牧场牛羊位置定位一直是未解决的难题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术解决的技术问题是提供一种基于LoRa技术的牧场牛羊定位方法。本专利技术的技术方案实现如下：一种基于LoRa技术的牧场牛羊定位方法，所述牧场牛羊定位方法包括LoRa终端、所述GW节点和智能云平台。所述LoRa终端包括锂电池、天线、无线发射模块LoRa终端密封于壳体内，具有三防功能；体积小、佩戴于牛羊耳朵上。所述无线发射模块具有睡眠功能和定时唤醒所述GW节点为通讯网关，通过3G网路连接公共网络，GW节点不仅可以接收所述LoRa终端信标信号，而且可以转发其他所述GW节点信号，GW节点多于三个，GW节点越多定位精度越高且对GW节点的位置没有特殊要求：所述GLDN智能云平台，负责处理信号强度数据云服务器性能较高，安全可靠，容灾性和扩展性能较强，访问时突破地域性限制。步骤：S1：LoRa终端以指定功率向所述GW节点发送定位信标信号；S2：每个所述GW节点接收所述定位信标信号后，分别计算出每个定位信标信号的功率值，并将计算结果和所述LoRa终端ID加时间戳后打包成定位数据包发送至所述GLDN智能云平台。S3所述智能云平台根据定位数据包中的功率值计算出所述LoRa终端和所述GW节点之间的距离；S4：所述智能云平台根据多个计算出的所述LoRa终端和所述GW节点之间的距离计算出所述LoRa终端的位置坐标。进一步地，在步骤S3中，所述智能云平台根据定位数据包中的功率值并通过RSSI信号强度测距建模计算出所述LoRa终端和所述GW节点之间的距离，计算公式为RSSI＝-(10*n*logR+D)，其中RSSI为所述GW节点接收定位信标信号后得到的功率值，n为信号传播常数，D为距离发送的所述GW节点1米时的信号强度，R表示所述LoRa终端和所述GW节点之间的距离。进一步地，在步骤4中，所述智能云平台根据计算出的距离通过极大似然估算法获得LoRa终端位置坐标。进一步地，在步骤S2中每个所述GW节点接收所述定位信标信号得到信标信号的功率值后，首先利用高斯滤波模型进行滤波；然后经滤波后功率值连同终端ID和所述GW节点ID打包成数据包发送到所述GW节点。进一步地，定位区域至少设置三个所述中继站，传送到所述GW节点的数据包中只包含首个接收所述信标信号的GW节点ID和所述LoRa终端ID以及功率值。附图说明图1为基于LoRa技术的牧场牛羊定位方法流程示意图。图2为基于LoRa技术的牧场牛羊定位方法网络节点结构示意图.具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。参阅图1所示，本专利技术提供了一种基于LoRa技术的牧场牛羊定位方法。在本实施例中，网络节点结构示意图如图2所示，主要包括若干GW节点(P1、P2、P3、P4)，LoRa终端(A、B、C)，其中LoRa终端(A、B、C)是位置坐标未知的节点，负责信号信标、发送、传输等工作；GW节点(P1、P2、P3、P4)是位置已知的节点，负责定位数据包发送、传输、路由，且每个GW节点都经过初始化顺序编号；GW节点通过以太网和智能云平台连接，根据获得数据信息计算出LoRa终端位置。在本实施例中，通过RSSI信号强度测距建模来实现测量距离，同时采用最大似然估算法的定位算法获得LoRa终端的位置坐标，从而可以有效避免了信号漂移和发射带的误差。RSSI信号强度测距模型及其实现方式如下：接收无线信号强度RSSI是传输功率和传输距离(发送节点与接收节点之间的距离)的函数。RSSI值会随着距离的增加按公式(1-1)递减：RSSI＝-(10*n*logR+D)(1-1)为了尽可能提高基于RSSI信号强度测距模型测距定位的精度，参数D和n的取值必须根据环境的不同自动测算。理论上D的值在各个方向上应该是一致的，但由于发射节点和接收节点天线的各向性，使它的值并不一定相同，因此需要进行多次测量取平均值。请参阅图1并结合图2所示，本专利技术基于LoRa定位技术牧畜位置定位方法包括如下步骤：S1：LoRa终端以指定功率GW节点发送定位信标信号。S2：GW节点接收所述定位信标信号后，计算出每个定位信标信号的功率值，并连同终端ID，加时间戳后打包成定位数据包发送至智能云平台。S3：所述智能云平台根据定位数据包中的功率值计算出所述LoRa终端和所述GW节点之间的距离。S4：智能云平台根据计算出的所述LoRa终端和所述中继站之间的距离计算出所述LoRa终端的位置坐标。其中，在步骤S2中，每个GW节点接收定位信标信号并分别得到每个定位信标信号的功率值后，首先利用高斯滤波模型进行滤波，高概率发生区选择概率大于0.6的范围。然后，将所述取值范围内的功率值取平均值，得到最终的功率值，并将最终的功率值和对应的LoRa终端ID以及GW节点ID打包成定位数据包，发送给智能云平台。综上所述，本专利技术基于LoRa技术的牧场牛羊定位方法由于采用了RSSI信号强度测距建模实现了测距，并利用最大似然估计法的定位算法获得LoRa终端位置坐标，由于LoRa信号的特性以及LoRa终端的睡眠功能、定时唤醒功能的采用，实现了待测终端的低功耗、远距离、低成本位置定位虽然已参照示例性实施例描述了本公开，但应理解，本公开不限于上述的示例性实施例。对于本领域技术人员显然的是，可以在不背离本公开的范围和精神的条件下修改上述的示例性实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Lora技术的牧场牛羊定位方法，所述牧场牛羊定位方法对网关节点的数量要多于三个，网关节点越多定位精度越高且对网关节点的位置没有特殊要求，其特征在于：所述一种基于Lora技术的牧场牛羊定位方法包括如下步骤：S1：LoRa终端以指定功率向所述网关发送定位信标信号；S2：每个所述网关接收所述定位信标信号后，分别计算出每个定位信标信号的功率值，并将计算结果和所述LoRa终端ID加时间戳后打包成定位数据包发送至所述GLDN智能云平台。S3：所述智能云平台根据定位数据包中的功率值计算出所述LoRa终端和所述网关之间的距离；S4：所述智能云平台根据多个计算出的所述LoRa终端和所述网关之间的距离计算出所述LoRa终端的位置坐标。

【技术特征摘要】
1.一种基于Lora技术的牧场牛羊定位方法，所述牧场牛羊定位方法对网关节点的数量要多于三个，网关节点越多定位精度越高且对网关节点的位置没有特殊要求，其特征在于：所述一种基于Lora技术的牧场牛羊定位方法包括如下步骤：S1：LoRa终端以指定功率向所述网关发送定位信标信号；S2：每个所述网关接收所述定位信标信号后，分别计算出每个定位信标信号的功率值，并将计算结果和所述LoRa终端ID加时间戳后打包成定位数据包发送至所述GLDN智能云平台。S3：所述智能云平台根据定位数据包中的功率值计算出所述LoRa终端和所述网关之间的距离；S4：所述智能云平台根据多个计算出的所述LoRa终端和所述网关之间的距离计算出所述LoRa终端的位置坐标。2.如权利要求1所述的一种基于Lora技术的牧场牛羊定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张方，
申请(专利权)人：博通无限北京物联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11