現(xiàn)代漁業(yè)養(yǎng)殖朝著精細(xì)化的方向發(fā)展,漁業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用越來越廣泛。對于部署的終端節(jié)點(diǎn),除了需要獲取環(huán)境感知信息,還必需獲取節(jié)點(diǎn)的位置信息,這樣采集數(shù)據(jù)才有應(yīng)用價(jià)值。該研究提出了一種面向漁業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基于LoRa（LongRange）網(wǎng)絡(luò)的低成本GPS（GlobalPositioningSystem）相對定位方法。首先通過誤差分析建立相對定位策略數(shù)據(jù)模型,然后設(shè)計(jì)了基于LoRa網(wǎng)絡(luò)的相對定位方法和改進(jìn)的時(shí)分多址（Time Division Multiple Access, TDMA）傳輸策略,實(shí)現(xiàn)了高精度定位和高能效數(shù)據(jù)傳輸,最后設(shè)計(jì)了LoRa物聯(lián)網(wǎng)硬件節(jié)點(diǎn)并在近海漁場進(jìn)行了部署測試,試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明了該文提出方法的有效性與可靠性。在采用低成本GPS商用模塊的情況下,距離網(wǎng)關(guān)1 000和499 m的終端節(jié)點(diǎn)的平均定位精度由10 m分別提高到4.8和2.4 m,數(shù)據(jù)投遞率由80%提高到95%以上。 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2020,36(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

GPS接收機(jī)的時(shí)間信號與UTC時(shí)間的同步

網(wǎng)關(guān)廣播的命令請求包格式如圖5a所示，廣播地址為00。圖5a中的下一包類型ID(Identity），表示下一周期終端節(jié)點(diǎn)要執(zhí)行的命令類型，定位請求設(shè)置為1，傳感器采集請求設(shè)置為2。分組號為終端節(jié)點(diǎn)按照布設(shè)位置、傳感器類型等因素預(yù)先進(jìn)行分組的編號，每組一個(gè)分組號。采樣/定位時(shí)刻tS和分組號表示網(wǎng)關(guān)與終端節(jié)點(diǎn)預(yù)約的下一周期同步獲取GPS定位信息或進(jìn)行傳感器采樣的時(shí)刻和對應(yīng)的終端節(jié)點(diǎn)組。該時(shí)刻要保證在該時(shí)刻之前所有需要參與定位或采樣的節(jié)點(diǎn)已進(jìn)入定位或采樣就緒狀態(tài)。如果上一周期接收到的類型ID為1，則本周期在采樣時(shí)段TS內(nèi)，在預(yù)約的定位時(shí)刻tS，網(wǎng)關(guān)獲取參與定位的衛(wèi)星的顆數(shù)和衛(wèi)星編號，入選衛(wèi)星的信噪比（Signal Noise Ratio,SNR）需大于設(shè)定的閾值，衛(wèi)星顆數(shù)N和衛(wèi)星編號S添加到命令請求包的數(shù)據(jù)域；如果上一周期接收到的類型ID為2，則當(dāng)前終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳感器采樣，網(wǎng)關(guān)不進(jìn)行GPS采樣，命令請求包的數(shù)據(jù)域不包含衛(wèi)星顆數(shù)和衛(wèi)星編號信息。圖5b為終端節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)包格式，其中數(shù)據(jù)包類型ID為上一周期接收到的命令請求中的類型ID，值為1則數(shù)據(jù)域?yàn)榻K端節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，值為2則數(shù)據(jù)域?yàn)榻K端節(jié)點(diǎn)的傳感器采樣信息。2.3 相對定位

舉例說明，圖6分別為網(wǎng)關(guān)和一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的GPS接收機(jī)觀測到的衛(wèi)星序列及信號強(qiáng)度，2臺(tái)接收機(jī)都可以觀測到12顆衛(wèi)星，設(shè)定觀測衛(wèi)星信號強(qiáng)度閾值為30 dB，圖6a節(jié)點(diǎn)的衛(wèi)星序列由信號強(qiáng)度大于30 dB的7顆衛(wèi)星組成，并由這7顆衛(wèi)星組成定位衛(wèi)星序列進(jìn)行定位。網(wǎng)關(guān)將這7顆衛(wèi)星的編號加入命令包的數(shù)據(jù)域，并廣播給終端節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)將接收到的衛(wèi)星序列編號與自己觀測到的衛(wèi)星序列編號進(jìn)行比較，如圖6b所示。如衛(wèi)星重復(fù)編號大于預(yù)設(shè)值6，則相對定位有效，終端節(jié)點(diǎn)在自己分配的時(shí)隙將自己的經(jīng)緯度信息和定位衛(wèi)星重復(fù)數(shù)發(fā)給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)計(jì)算出終端節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo)。通常衛(wèi)星重復(fù)編號數(shù)預(yù)設(shè)閾值越高，相對定位精度越高，但該值設(shè)置過高，會(huì)導(dǎo)致相對定位成功率降低。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3262283