現(xiàn)代漁業(yè)養(yǎng)殖朝著精細化的方向發(fā)展,漁業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用越來越廣泛。對于部署的終端節(jié)點,除了需要獲取環(huán)境感知信息,還必需獲取節(jié)點的位置信息,這樣采集數(shù)據(jù)才有應用價值。該研究提出了一種面向漁業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的基于LoRa（LongRange）網(wǎng)絡的低成本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,然后設計了基于LoRa網(wǎng)絡的相對定位方法和改進的時分多址（Time Division Multiple Access, TDMA）傳輸策略,實現(xiàn)了高精度定位和高能效數(shù)據(jù)傳輸,最后設計了LoRa物聯(lián)網(wǎng)硬件節(jié)點并在近海漁場進行了部署測試,試驗數(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1 000和499 m的終端節(jié)點的平均定位精度由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)工程學報. 2020,36(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

GPS接收機的時間信號與UTC時間的同步

網(wǎng)關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)點要執(zhí)行的命令類型，定位請求設置為1，傳感器采集請求設置為2。分組號為終端節(jié)點按照布設位置、傳感器類型等因素預先進行分組的編號，每組一個分組號。采樣/定位時刻tS和分組號表示網(wǎng)關與終端節(jié)點預約的下一周期同步獲取GPS定位信息或進行傳感器采樣的時刻和對應的終端節(jié)點組。該時刻要保證在該時刻之前所有需要參與定位或采樣的節(jié)點已進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，則本周期在采樣時段TS內(nèi)，在預約的定位時刻tS，網(wǎng)關獲取參與定位的衛(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，則當前終端節(jié)點進行傳感器采樣，網(wǎng)關不進行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)域為終端節(jié)點的經(jīng)緯度信息，值為2則數(shù)據(jù)域為終端節(jié)點的傳感器采樣信息。2.3 相對定位

舉例說明，圖6分別為網(wǎng)關和一個終端節(jié)點的GPS接收機觀測到的衛(wèi)星序列及信號強度，2臺接收機都可以觀測到12顆衛(wèi)星，設定觀測衛(wèi)星信號強度閾值為30 dB，圖6a節(jié)點的衛(wèi)星序列由信號強度大于30 dB的7顆衛(wèi)星組成，并由這7顆衛(wèi)星組成定位衛(wèi)星序列進行定位。網(wǎng)關將這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，終端節(jié)點將接收到的衛(wèi)星序列編號與自己觀測到的衛(wèi)星序列編號進行比較，如圖6b所示。如衛(wèi)星重復編號大于預設值6，則相對定位有效，終端節(jié)點在自己分配的時隙將自己的經(jīng)緯度信息和定位衛(wèi)星重復數(shù)發(fā)給網(wǎng)關，網(wǎng)關計算出終端節(jié)點的相對坐標。通常衛(wèi)星重復編號數(shù)預設閾值越高，相對定位精度越高，但該值設置過高，會導致相對定位成功率降低。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3262283