發(fā)布時(shí)間：2020-04-15 11:54

【摘要】：奶牛的發(fā)情識(shí)別檢測(cè)是牧場(chǎng)奶牛生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分,傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化畜牧養(yǎng)殖的需要。近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外相繼出現(xiàn)了利用計(jì)步器和活動(dòng)量采集器對(duì)奶�；顒�(dòng)量進(jìn)行采集從而判斷奶牛發(fā)情的方法,但是時(shí)效性較差,檢出率不高。因此本文提出了一種利用UWB(Ultra Wide Band)定位系統(tǒng)對(duì)奶�；顒�(dòng)量進(jìn)行精確采集并實(shí)時(shí)檢測(cè)奶牛發(fā)情的方法,論文的主要工作如下:(1)本文采用UWB定位原理進(jìn)行目標(biāo)奶牛的定位和活動(dòng)量采集,首先利用TWR測(cè)距算法測(cè)量出未知節(jié)點(diǎn)(標(biāo)簽)到三個(gè)參考節(jié)點(diǎn)(基站)的距離值,隨后采用三邊測(cè)量法計(jì)算出標(biāo)簽的位置信息作為奶牛在當(dāng)前時(shí)刻坐標(biāo)值,最后計(jì)算相鄰兩個(gè)位置坐標(biāo)的歐氏距離并累加得到奶牛的活動(dòng)量。(2)硬件系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)上主要采用了STM32主控芯片以及DW1000射頻芯片,標(biāo)簽和各基站之間的通信方式遵循IEEE 802.15.4協(xié)議,二者通過(guò)三次信息傳遞完成測(cè)距過(guò)程,隨后利用網(wǎng)關(guān)基站的GPRS發(fā)射模塊將測(cè)距信息上傳至云服務(wù)器。(3)利用QT的編譯環(huán)境編寫出了一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)反映奶牛在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)活動(dòng)量變化的上位機(jī)軟件,包含了對(duì)系統(tǒng)時(shí)間、奶牛當(dāng)前時(shí)間段的活動(dòng)量以及是否發(fā)情的顯示,同時(shí)也可進(jìn)行奶牛編號(hào)的添加以及發(fā)情閾值的修改等操作。為了提高定位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提出了CURD聚類算法,它是一種基于距離和密度實(shí)現(xiàn)快速聚類的算法,最后利用MATLAB仿真證明了其可行性。(4)通過(guò)對(duì)單一奶牛的實(shí)地測(cè)量,基于UWB定位的檢測(cè)方法可以精確統(tǒng)計(jì)奶�；顒�(dòng)量的變化從而準(zhǔn)確找出目標(biāo)奶牛的發(fā)情時(shí)間,驗(yàn)證了此方法可行性。隨后利用該方法對(duì)多頭奶牛進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè),得到了基于UWB定位的方法的檢出率為84%。通過(guò)各種方法的比較,基于UWB定位的活動(dòng)量采集及發(fā)情檢測(cè)方法具有以下優(yōu)點(diǎn):首先它具有身份識(shí)別功能,與移動(dòng)步數(shù)相關(guān)聯(lián)的位移量的采集可以保證其準(zhǔn)確性,其次檢測(cè)到目標(biāo)奶牛發(fā)情后還可以對(duì)其進(jìn)行定位以便及時(shí)進(jìn)行人工受精,再者奶牛的位置數(shù)據(jù)還可以分析奶牛的行為和個(gè)體差異。但是另一方面該方法還具有一些不足之處,例如UWB定位過(guò)程中功耗較大的問(wèn)題,因此需要采取一些降低功耗的措施,例如在標(biāo)簽處于長(zhǎng)時(shí)間不工作時(shí)使其進(jìn)入休眠狀態(tài),或者使用太陽(yáng)能薄膜外殼對(duì)標(biāo)簽電池進(jìn)行充電等。
【圖文】：

脈沖信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)規(guī)定超寬帶通信的工作帶寬相對(duì)帶寬大于 20%，即 = 500 ≥ 20% 相對(duì)帶寬為 Bf，則有 = 為系統(tǒng)帶寬，而式中 = 2 =2( ) 的頻率和功率譜密度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖 2.1 所示

設(shè)接入無(wú)線局域網(wǎng)的先進(jìn)技術(shù)，具有帶寬較高，（NLOS）影響小，但是由于復(fù)雜的環(huán)境下多徑模型進(jìn)行物體的定位[11]。Wi-Fi 定位的不足之處位，，否則會(huì)增加人工的工作量，同時(shí)其定位。ncy Identification）射頻識(shí)別，又稱無(wú)線射頻識(shí)別波信號(hào)收發(fā)的通信技術(shù)，其定位系統(tǒng)主要由固頻方式將無(wú)線信號(hào)調(diào)制為電磁場(chǎng)，標(biāo)簽進(jìn)入電磁RFID 定位系統(tǒng)利用多個(gè) RFID 閱讀器和 RFID 標(biāo)如圖 2.2 所示
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S823;TN925

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本文編號(hào)：2628523