CN110933595A - 一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及*** - Google Patents

一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及*** Download PDF

Info

Publication number
CN110933595A
CN110933595A CN201911126170.3A CN201911126170A CN110933595A CN 110933595 A CN110933595 A CN 110933595A CN 201911126170 A CN201911126170 A CN 201911126170A CN 110933595 A CN110933595 A CN 110933595A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lora
data
gateway
positioning
node
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN201911126170.3A
Other languages
English (en)
Inventor
杨海峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan Aioti Technology Co Ltd
Original Assignee
Taiyuan Aioti Technology Co Ltd
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 Taiyuan Aioti Technology Co Ltd filed Critical Taiyuan Aioti Technology Co Ltd
Priority to CN201911126170.3A priority Critical patent/CN110933595A/zh
Publication of CN110933595A publication Critical patent/CN110933595A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • H04W52/0248—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal dependent on the time of the day, e.g. according to expected transmission activity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/70—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in livestock or poultry
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及***。该定位方法包括：获取每个LoRa网关的ID数据；多个LoRa网关布置于牧场周围；获取每个LoRa网关的位置数据；根据LoRa节点的定位请求信息，获取收到定位请求信息的所有LoRa网关的定位数据；LoRa节点的定位请求信息包括LoRa节点的ID数据和请求指令；LoRa节点固定在牧场内牲畜身上；LoRa网关的定位数据包括LoRa网关的ID数据、定位请求信息和时间戳；根据LoRa网关的位置数据和定位数据，确定LoRa节点的位置，得到LoRa节点对应的牲畜的位置。本发明可以降低成本，且提高对牲畜的定位精度。

Description

一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及***
技术领域
本发明涉及牧场牲畜管理领域，特别是涉及一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及***。
背景技术
对于牧场牲畜的管理，主要靠人工看管，每年存在不同程度的牲畜走失，且人工投入成本大。现有技术中，对于牧场牲畜的定位，有的采用GPS对牲畜进行定位，此方法费用高、续航时间短。有的采用基于接收信号强度(Received Signal StrengthIndicate，RSSI)算法对牲畜进行定位，通常要对定位环境进行多次测量实验，得到这一环境下信号传播距离与路径损耗的关系，建立“距离-损耗”模型，传播距离估计的准确度直接影响最终定位准确度，此方式误差达到1000-2000米，定位误差较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及***，以降低成本，且提高对牲畜的定位精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法，包括：
获取每个LoRa网关的ID数据；多个所述LoRa网关布置于牧场周围，每个所述LoRa网关的通信范围均覆盖所述牧场；所述LoRa网关包括第一LoRa模块、第一微控制器、GPS接收模块、4G模块、第一锂电池和第一存储介质；
获取每个所述LoRa网关的位置数据；
根据LoRa节点的定位请求信息，获取收到所述定位请求信息的所有LoRa网关的定位数据；所述LoRa节点的定位请求信息包括所述LoRa节点的ID数据和请求指令；所述LoRa节点包括第二LoRa模块、第二微控制器、第二锂电池和第二存储介质，所述LoRa节点固定在所述牧场内牲畜身上；所述LoRa网关的定位数据包括所述LoRa网关的ID数据、所述定位请求信息和时间戳；
根据所述LoRa网关的位置数据和所述定位数据，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置。
可选的，所述获取每个LoRa网关的ID数据，具体包括：
判断所述LoRa网关的第一存储介质中是否存储所述LoRa网关的ID数据，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示所述LoRa网关的第一存储介质中存储所述LoRa网关的ID数据时，从所述LoRa网关的第一存储介质中读取所述LoRa网关的ID数据；
当所述第一判断结果表示所述LoRa网关的第一存储介质中未存储所述LoRa网关的ID数据时，获取所述LoRa网关的4G模块的IMEI编号，将所述4G模块的IMEI编号确定为所述LoRa网关的ID数据。
可选的，所述获取每个所述LoRa网关的位置数据，具体包括：
获取所述GPS接收模块向所述第一微控制器发送的GPS信息包；
根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的通用协调时；
将所述通用协调时写入所述第一微控制器的实时时钟；
根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的经纬度信息；
根据所述第一控制器的实时时钟和所述经纬度信息，得到所述LoRa网关每个时刻的位置数据。
可选的，所述根据LoRa节点的定位请求信息，获取收到所述定位请求信息的所有LoRa网关的定位数据，之前还包括：
判断所述LoRa节点中第二存储介质是否存储所述LoRa节点的ID数据，得到第二判断结果；
当所述第二判断结果表示所述LoRa节点中第二存储介质存储所述LoRa节点的ID数据时，获取所述LoRa节点的ID数据；
当所述第二判断结果表示所述LoRa节点中第二存储介质未存储所述LoRa节点的ID数据时，生成所述LoRa节点的临时ID；所述临时ID包括8位节点随机数和8位数字0；
根据所述临时ID向每个所述LoRa网关发送注册请求；
判断所述LoRa网关是否为首次接收所述临时ID的注册请求，得到第三判断结果；
当所述第三判断结果表示所述LoRa网关是首次接收所述临时ID的注册请求时，通过所述4G模块向服务器发送注册请求；
判断所述服务器是否为首次接收所述4G模块的注册请求，得到第四判断结果；
当所述第四判断结果表示所述服务器是首次接收所述4G模块的注册请求时，根据所述4G模块发送注册请求的时间戳，生成8位服务器随机数；
根据所述8位服务器随机数和所述8位节点随机数，生成所述LoRa节点的ID数据；
当所述第四判断结果表示所述服务器不是首次接收所述4G模块的注册请求时，获取历史生成的所述LoRa节点的ID数据。
可选的，所述根据所述LoRa网关的位置数据和所述定位数据，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置，具体包括：
根据多个所述LoRa网关的定位数据中的时间戳，确定所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差；
根据多个所述LoRa网关的位置数据和所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差，采用双曲线定位算法，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置。
可选的，所述根据所述LoRa网关的位置数据和所述定位数据，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置，之后还包括：
根据所有LoRa节点的位置和个数，确定所述牧场上牲畜的位置分布和数量；
确定每个所述LoRa节点的电量信息；
确定每个所述LoRa网关的电量信息。
本发明还提供一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位***，包括：
LoRa网关ID数据获取模块，用于获取每个LoRa网关的ID数据；多个所述LoRa网关布置于牧场周围，每个所述LoRa网关的通信范围均覆盖所述牧场；所述LoRa网关包括第一LoRa模块、第一微控制器、GPS接收模块、4G模块、第一锂电池和第一存储介质；
LoRa网关位置数据获取模块，用于获取每个所述LoRa网关的位置数据；
LoRa网关定位数据获取模块，用于根据LoRa节点的定位请求信息，获取收到所述定位请求信息的所有LoRa网关的定位数据；所述LoRa节点的定位请求信息包括所述LoRa节点的ID数据和请求指令；所述LoRa节点包括第二LoRa模块、第二微控制器、第二锂电池和第二存储介质，所述LoRa节点固定在所述牧场内牲畜身上；所述LoRa网关的定位数据包括所述LoRa网关的ID数据、所述定位请求信息和时间戳；
牲畜位置获取模块，用于根据所述LoRa网关的位置数据和所述定位数据，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置。
可选的，所述LoRa网关ID数据获取模块具体包括：
第一判断单元，用于判断所述LoRa网关的第一存储介质中是否存储所述LoRa网关的ID数据，得到第一判断结果；
LoRa网关ID数据读取单元，用于当所述第一判断结果表示所述LoRa网关的第一存储介质中存储所述LoRa网关的ID数据时，从所述LoRa网关的第一存储介质中读取所述LoRa网关的ID数据；
LoRa网关ID数据确定单元，用于当所述第一判断结果表示所述LoRa网关的第一存储介质中未存储所述LoRa网关的ID数据时，获取所述LoRa网关的4G模块的IMEI编号，将所述4G模块的IMEI编号确定为所述LoRa网关的ID数据。
可选的，所述LoRa网关位置数据获取模块具体包括：
GPS信息包获取单元，用于获取所述GPS接收模块向所述第一微控制器发送的GPS信息包；
通用协调时解析单元，用于根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的通用协调时；
实时时钟写入单元，用于将所述通用协调时写入所述第一微控制器的实时时钟；
经纬度信息解析单元，用于根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的经纬度信息；
LoRa网关位置数据获取单元，用于根据所述第一控制器的实时时钟和所述经纬度信息，得到所述LoRa网关每个时刻的位置数据。
可选的，所述牲畜位置获取模块具体包括：
距离差获取单元，用于根据多个所述LoRa网关的定位数据中的时间戳，确定所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差；
位置计算单元，用于根据多个所述LoRa网关的位置数据和所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差，采用双曲线定位算法，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明中LoRa节点基本上处于休眠状态，只有到固定时间才自动唤醒上传一次请求定位，成本低，无额外耗电，电池寿命长。LoRa网关用GPS进行校时与定位，保证了LoRa网关之间时间的严格同步，采用TDOA算法，定位精度为20-200米，相比于现有技术，定位精度大有提高。而且本发明基于通用LoRaWAN协议，易于LoRa节点扩展，可根据不同牧场的不同规模进行调整，适用于所有牧场的牲畜定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法的流程示意图；
图2为本发明基于LoRa技术的牧场牲畜定位***的结构示意图；
图3为本发明具体实施案例中网关与节点的位置示意图；
图4为本发明具体实施案例中LoRa网关的执行过程流程图；
图5为本发明具体实施案例中LoRa节点的执行过程流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法的流程示意图。如图1所示，所述基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法包括以下步骤：
步骤100：获取每个LoRa网关的ID数据。多个所述LoRa网关布置于牧场周围，每个所述LoRa网关的通信范围均覆盖所述牧场；所述LoRa网关包括第一LoRa模块、第一微控制器、GPS接收模块、4G模块、第一锂电池和第一存储介质。具体的，判断所述LoRa网关的第一存储介质中是否存储所述LoRa网关的ID数据。如果是，从所述LoRa网关的第一存储介质中读取所述LoRa网关的ID数据；如果否，获取所述LoRa网关的4G模块的IMEI编号，将所述4G模块的IMEI编号确定为所述LoRa网关的ID数据。
步骤200：获取每个LoRa网关的位置数据。具体的，首先，获取所述GPS接收模块向所述第一微控制器发送的GPS信息包。然后根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的通用协调时，将所述通用协调时写入所述第一微控制器的实时时钟。进一步根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的经纬度信息。最后根据所述第一控制器的实时时钟和所述经纬度信息，得到所述LoRa网关每个时刻的位置数据。
步骤300：根据LoRa节点的定位请求信息，获取收到定位请求信息的所有LoRa网关的定位数据。所述LoRa节点的定位请求信息包括所述LoRa节点的ID数据和请求指令；所述LoRa节点包括第二LoRa模块、第二微控制器、第二锂电池和第二存储介质，所述LoRa节点固定在所述牧场内牲畜身上；所述LoRa网关的定位数据包括所述LoRa网关的ID数据、所述定位请求信息和时间戳。所述LoRa节点的定位请求信息包括所述LoRa节点的ID数据，关于LoRa节点的ID数据获取方式如下：
判断所述LoRa节点中第二存储介质是否存储所述LoRa节点的ID数据，得到第二判断结果。
当所述第二判断结果表示所述LoRa节点中第二存储介质存储所述LoRa节点的ID数据时，获取所述LoRa节点的ID数据。
当所述第二判断结果表示所述LoRa节点中第二存储介质未存储所述LoRa节点的ID数据时，生成所述LoRa节点的临时ID；所述临时ID包括8位节点随机数和8位数字0。
根据所述临时ID向每个所述LoRa网关发送注册请求。
判断所述LoRa网关是否为首次接收所述临时ID的注册请求，得到第三判断结果。
当所述第三判断结果表示所述LoRa网关是首次接收所述临时ID的注册请求时，通过所述4G模块向服务器发送注册请求。
当所述第三判断结果表示所述LoRa网关不是首次接收所述临时ID的注册请求时，忽略该注册请求。
判断所述服务器是否为首次接收所述4G模块的注册请求，得到第四判断结果。
当所述第四判断结果表示所述服务器是首次接收所述4G模块的注册请求时，根据所述4G模块发送注册请求的时间戳，生成8位服务器随机数。
根据所述8位服务器随机数和所述8位节点随机数，生成所述LoRa节点的ID数据。
当所述第四判断结果表示所述服务器不是首次接收所述4G模块的注册请求时，获取历史生成的所述LoRa节点的ID数据。
步骤400：根据LoRa网关的位置数据和定位数据，确定LoRa节点的位置，得到LoRa节点对应的牲畜的位置。具体的，首先，根据多个所述LoRa网关的定位数据中的时间戳，确定所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的时间差，再乘以光速可以得到LoRa节点到达多个LoRa网关的距离差。然后，根据多个所述LoRa网关的位置数据和所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差，采用双曲线定位算法，确定所述LoRa节点的位置，所述LoRa节点的位置即为对应的牲畜的位置。
在得到牲畜的位置之后，可以根据所有LoRa节点的位置和个数，确定所述牧场上牲畜的位置分布和数量。根据每个所述LoRa节点的第二锂电池的电池信息，确定每个所述LoRa节点的电量信息。根据每个所述LoRa网关的第一锂电池的电池信息，确定每个所述LoRa网关的电量信息。进而可以进一步对LoRa网关的电量信息、LoRa节点的电量信息、牧场牲畜的位置分布和数量进行实施监测。
对应于图1所示的基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法，本发明还提供一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位***。图2为本发明基于LoRa技术的牧场牲畜定位***的结构示意图。如图2所示，所述基于LoRa技术的牧场牲畜定位***包括以下结构：
LoRa网关ID数据获取模块201，用于获取每个LoRa网关的ID数据；多个所述LoRa网关布置于牧场周围，每个所述LoRa网关的通信范围均覆盖所述牧场；所述LoRa网关包括第一LoRa模块、第一微控制器、GPS接收模块、4G模块、第一锂电池和第一存储介质。
LoRa网关位置数据获取模块202，用于获取每个所述LoRa网关的位置数据。
LoRa网关定位数据获取模块203，用于根据LoRa节点的定位请求信息，获取收到所述定位请求信息的所有LoRa网关的定位数据；所述LoRa节点的定位请求信息包括所述LoRa节点的ID数据和请求指令；所述LoRa节点包括第二LoRa模块、第二微控制器、第二锂电池和第二存储介质，所述LoRa节点固定在所述牧场内牲畜身上；所述LoRa网关的定位数据包括所述LoRa网关的ID数据、所述定位请求信息和时间戳。
牲畜位置获取模块204，用于根据所述LoRa网关的位置数据和所述定位数据，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置。
作为另一实施例，本发明的基于LoRa技术的牧场牲畜定位***中，所述LoRa网关ID数据获取模块201具体包括：
第一判断单元，用于判断所述LoRa网关的第一存储介质中是否存储所述LoRa网关的ID数据，得到第一判断结果。
LoRa网关ID数据读取单元，用于当所述第一判断结果表示所述LoRa网关的第一存储介质中存储所述LoRa网关的ID数据时，从所述LoRa网关的第一存储介质中读取所述LoRa网关的ID数据。
LoRa网关ID数据确定单元，用于当所述第一判断结果表示所述LoRa网关的第一存储介质中未存储所述LoRa网关的ID数据时，获取所述LoRa网关的4G模块的IMEI编号，将所述4G模块的IMEI编号确定为所述LoRa网关的ID数据。
作为另一实施例，本发明的基于LoRa技术的牧场牲畜定位***中，所述LoRa网关位置数据获取模块202具体包括：
GPS信息包获取单元，用于获取所述GPS接收模块向所述第一微控制器发送的GPS信息包。
通用协调时解析单元，用于根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的通用协调时。
实时时钟写入单元，用于将所述通用协调时写入所述第一微控制器的实时时钟。
经纬度信息解析单元，用于根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的经纬度信息。
LoRa网关位置数据获取单元，用于根据所述第一控制器的实时时钟和所述经纬度信息，得到所述LoRa网关每个时刻的位置数据。
作为另一实施例，本发明的基于LoRa技术的牧场牲畜定位***中，所述牲畜位置获取模块204具体包括：
距离差获取单元，用于根据多个所述LoRa网关的定位数据中的时间戳，确定所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差。
位置计算单元，用于根据多个所述LoRa网关的位置数据和所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差，采用双曲线定位算法，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置。
下面提供一个具体实施案例进一步说明图1和图2所示的方案。
本实施案例在牧场周围布置不少于3个LoRa网关，每个LoRa网关都能覆盖整个牧场。图3为本发明具体实施案例中网关与节点的位置示意图，图3中以3个LoRa网关为例。LoRa节点由LoRa模块、微控制器、锂电池、存储介质组成。LoRa网关由LoRa模块、微控制器、GPS接收模块、4G模块、锂电池和存储介质组成。
图4为本发明具体实施案例中LoRa网关的执行过程流程图，图5为本发明具体实施案例中LoRa节点的执行过程流程图，结合图4和图5具体说明本实施案例的过程。
步骤1：LoRa网关开机后从存储介质读取LoRa网关的设备ID，如果存储介质中没有ID，则获取4G模块的IMEI编号作为所述LoRa网关的设备ID。
步骤2：步骤1的所述网关获得设备ID后，打开获取GPS接收模块的GPS信息开关，GPS接收模块每隔1秒向微控制器发一个GPS信息包。每次接收到GPS信息包时微控制器都会解析GPS信息中的通用协调时(Universal Time Coordinated，UTC)，如果LoRa网关能解析出UTC，则将UTC时间写入到微控制器的实时时钟(Real-Time Clock，RTC)；如果LoRa网关无法解析出UTC，则忽略该GPS信息包。每次微控制器接收到GPS信息包，如果能解析出经纬度，则保存经纬度到存储介质；如果无法解析经纬度，则忽略该GPS信息包。
步骤3：LoRa节点开机后，从存储介质读取LoRa节点的设备ID，如果没有ID，则属于未注册LoRa节点。对于未注册LoRa节点，LoRa节点生成一个8位随机数+8位数字0当做临时ID，然后向LoRa网关请求注册。LoRa节点以广播方式请求注册，在通信范围内的所有LoRa网关都能收到该注册请求。LoRa网关接收到请求注册时，判断是否是第一次接收所述临时ID的请求注册，如果是，则LoRa网关通过4G模块向牧场管理平台服务器请求注册；如果不是，则LoRa网关忽略这次注册消息。所述服务器判断是否是第一次接收所述临时ID的请求注册，如果是，则所述服务器通过LoRa网关请求注册时的时间戳生成一个8位随机数，8位LoRa节点随机数+8位服务器随机数构成LoRa节点的设备ID，服务器向网关回复生成的LoRa节点的设备ID；如果不是，则所述服务向LoRa网关回复历史已生成的设备ID，保证了所述设备ID在该***中的唯一性。
步骤5：LoRa网关收到服务器回复后，将所述LoRa网关的设备ID转发给LoRa节点。LoRa节点保存设备ID到存储介质中，并在之后通信中使用所述设备ID。
步骤6：LoRa节点获得设备ID后每隔5分钟向LoRa网关发送请求定位，请求定位确定牲畜的地理位置。所述LoRa节点的设备ID与牲畜对应，每个牲畜佩戴一个LoRa节点。
步骤7：LoRa网关接收到请求定位数据后，将所述请求定位数据加上时间戳转发到服务器。该请求定位数据和步骤4中的请求注册均为json字符串，包含设备id和命令，例如，请求定位为：
{"device_id":"90505A575738CB94","command":"req_location"}；
步骤4中的请求注册为：
{"device_id":"90505A5700000000","command":"req_id"}。
步骤8：服务器根据双曲线定位算法解出待定位LoRa节点的地理位置，定位原理：待定位LoRa节点广播请求定位数据包，网关1、网关2和网关3都收到了该请求定位数据包。所述3个网关分别加上自己的时间戳，然后转发到服务器。服务器将网关1和网关2的时间戳相减，取绝对值，再乘以光速就得到节点到网关1和网关2的距离差。根据双曲线的几何定义可知网关1和网关2为双曲线1的两个焦点，节点在其中一个分支上。同理可以得到节点到网关2与网关3的距离差，网关2和网关3是双曲线2的两个焦点，节点在双曲线2的一个分支上，待定位点位于双曲线1和双曲线2的交点上，进而根据3个网关的位置信息可以确定待定位点的位置。
LoRa节点发送的请求定位数据包还包含了该节点的电量信息。在牧场管理平台上可以实时查看LoRa节点的电量，牧场牲畜数量，地图上显示LoRa节点的位置。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法，其特征在于，包括：
获取每个LoRa网关的ID数据；多个所述LoRa网关布置于牧场周围，每个所述LoRa网关的通信范围均覆盖所述牧场；所述LoRa网关包括第一LoRa模块、第一微控制器、GPS接收模块、4G模块、第一锂电池和第一存储介质；
获取每个所述LoRa网关的位置数据；
根据LoRa节点的定位请求信息，获取收到所述定位请求信息的所有LoRa网关的定位数据；所述LoRa节点的定位请求信息包括所述LoRa节点的ID数据和请求指令；所述LoRa节点包括第二LoRa模块、第二微控制器、第二锂电池和第二存储介质，所述LoRa节点固定在所述牧场内牲畜身上；所述LoRa网关的定位数据包括所述LoRa网关的ID数据、所述定位请求信息和时间戳；
根据所述LoRa网关的位置数据和所述定位数据，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法，其特征在于，所述获取每个LoRa网关的ID数据，具体包括：
判断所述LoRa网关的第一存储介质中是否存储所述LoRa网关的ID数据，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示所述LoRa网关的第一存储介质中存储所述LoRa网关的ID数据时，从所述LoRa网关的第一存储介质中读取所述LoRa网关的ID数据；
当所述第一判断结果表示所述LoRa网关的第一存储介质中未存储所述LoRa网关的ID数据时，获取所述LoRa网关的4G模块的IMEI编号，将所述4G模块的IMEI编号确定为所述LoRa网关的ID数据。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法，其特征在于，所述获取每个所述LoRa网关的位置数据，具体包括：
获取所述GPS接收模块向所述第一微控制器发送的GPS信息包；
根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的通用协调时；
将所述通用协调时写入所述第一微控制器的实时时钟；
根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的经纬度信息；
根据所述第一控制器的实时时钟和所述经纬度信息，得到所述LoRa网关每个时刻的位置数据。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法，其特征在于，所述根据LoRa节点的定位请求信息，获取收到所述定位请求信息的所有LoRa网关的定位数据，之前还包括：
判断所述LoRa节点中第二存储介质是否存储所述LoRa节点的ID数据，得到第二判断结果；
当所述第二判断结果表示所述LoRa节点中第二存储介质存储所述LoRa节点的ID数据时，获取所述LoRa节点的ID数据；
当所述第二判断结果表示所述LoRa节点中第二存储介质未存储所述LoRa节点的ID数据时，生成所述LoRa节点的临时ID；所述临时ID包括8位节点随机数和8位数字0；
根据所述临时ID向每个所述LoRa网关发送注册请求；
判断所述LoRa网关是否为首次接收所述临时ID的注册请求，得到第三判断结果；
当所述第三判断结果表示所述LoRa网关是首次接收所述临时ID的注册请求时，通过所述4G模块向服务器发送注册请求；
判断所述服务器是否为首次接收所述4G模块的注册请求，得到第四判断结果；
当所述第四判断结果表示所述服务器是首次接收所述4G模块的注册请求时，根据所述4G模块发送注册请求的时间戳，生成8位服务器随机数；
根据所述8位服务器随机数和所述8位节点随机数，生成所述LoRa节点的ID数据；
当所述第四判断结果表示所述服务器不是首次接收所述4G模块的注册请求时，获取历史生成的所述LoRa节点的ID数据。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法，其特征在于，所述根据所述LoRa网关的位置数据和所述定位数据，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置，具体包括：
根据多个所述LoRa网关的定位数据中的时间戳，确定所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差；
根据多个所述LoRa网关的位置数据和所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差，采用双曲线定位算法，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置。
6.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法，其特征在于，所述根据所述LoRa网关的位置数据和所述定位数据，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置，之后还包括：
根据所有LoRa节点的位置和个数，确定所述牧场上牲畜的位置分布和数量；
确定每个所述LoRa节点的电量信息；
确定每个所述LoRa网关的电量信息。
7.一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位***，其特征在于，包括：
LoRa网关ID数据获取模块，用于获取每个LoRa网关的ID数据；多个所述LoRa网关布置于牧场周围，每个所述LoRa网关的通信范围均覆盖所述牧场；所述LoRa网关包括第一LoRa模块、第一微控制器、GPS接收模块、4G模块、第一锂电池和第一存储介质；
LoRa网关位置数据获取模块，用于获取每个所述LoRa网关的位置数据；
LoRa网关定位数据获取模块，用于根据LoRa节点的定位请求信息，获取收到所述定位请求信息的所有LoRa网关的定位数据；所述LoRa节点的定位请求信息包括所述LoRa节点的ID数据和请求指令；所述LoRa节点包括第二LoRa模块、第二微控制器、第二锂电池和第二存储介质，所述LoRa节点固定在所述牧场内牲畜身上；所述LoRa网关的定位数据包括所述LoRa网关的ID数据、所述定位请求信息和时间戳；
牲畜位置获取模块，用于根据所述LoRa网关的位置数据和所述定位数据，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置。
8.根据权利要求7所述的基于LoRa技术的牧场牲畜定位***，其特征在于，所述LoRa网关ID数据获取模块具体包括：
第一判断单元，用于判断所述LoRa网关的第一存储介质中是否存储所述LoRa网关的ID数据，得到第一判断结果；
LoRa网关ID数据读取单元，用于当所述第一判断结果表示所述LoRa网关的第一存储介质中存储所述LoRa网关的ID数据时，从所述LoRa网关的第一存储介质中读取所述LoRa网关的ID数据；
LoRa网关ID数据确定单元，用于当所述第一判断结果表示所述LoRa网关的第一存储介质中未存储所述LoRa网关的ID数据时，获取所述LoRa网关的4G模块的IMEI编号，将所述4G模块的IMEI编号确定为所述LoRa网关的ID数据。
9.根据权利要求7所述的基于LoRa技术的牧场牲畜定位***，其特征在于，所述LoRa网关位置数据获取模块具体包括：
GPS信息包获取单元，用于获取所述GPS接收模块向所述第一微控制器发送的GPS信息包；
通用协调时解析单元，用于根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的通用协调时；
实时时钟写入单元，用于将所述通用协调时写入所述第一微控制器的实时时钟；
经纬度信息解析单元，用于根据所述GPS信息包，解析所述GPS信息包中的经纬度信息；
LoRa网关位置数据获取单元，用于根据所述第一控制器的实时时钟和所述经纬度信息，得到所述LoRa网关每个时刻的位置数据。
10.根据权利要求7所述的基于LoRa技术的牧场牲畜定位***，其特征在于，所述牲畜位置获取模块具体包括：
距离差获取单元，用于根据多个所述LoRa网关的定位数据中的时间戳，确定所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差；
位置计算单元，用于根据多个所述LoRa网关的位置数据和所述LoRa节点到达多个所述LoRa网关的距离差，采用双曲线定位算法，确定所述LoRa节点的位置，得到所述LoRa节点对应的牲畜的位置。
CN201911126170.3A 2019-11-18 2019-11-18 一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及*** Pending CN110933595A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911126170.3A CN110933595A (zh) 2019-11-18 2019-11-18 一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911126170.3A CN110933595A (zh) 2019-11-18 2019-11-18 一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110933595A true CN110933595A (zh) 2020-03-27

Family

ID=69854091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911126170.3A Pending CN110933595A (zh) 2019-11-18 2019-11-18 一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110933595A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111432353A (zh) * 2020-04-17 2020-07-17 秦皇岛职业技术学院 一种用于旅游管理的游客管理装置
CN111510860A (zh) * 2020-07-01 2020-08-07 杭州沃朴物联科技有限公司 一种智能放牧管理***和方法
CN113156463A (zh) * 2021-03-05 2021-07-23 成都航空职业技术学院 一种基于北斗短报文的智能放牧***及其监控方法
CN113965991A (zh) * 2021-10-28 2022-01-21 杭州字节信息技术有限公司 一种基于LoRaWan的节点定位实现方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101360345A (zh) * 2008-09-27 2009-02-04 ***通信集团设计院有限公司 一种数据业务的管理方法、装置及***
CN105142108A (zh) * 2015-08-22 2015-12-09 内蒙古科技大学 草原放牧无线管理***
CN107124698A (zh) * 2017-04-28 2017-09-01 深圳市亿兆互联技术有限公司 一种基于LoRa 技术的垂直空间定位装置、方法及***
CN107153886A (zh) * 2017-03-31 2017-09-12 深圳市亿兆互联技术有限公司 一种用于商场布局优化的顾客定位方法
CN107249211A (zh) * 2017-07-28 2017-10-13 优艾特仪表科技成都有限公司 一种基于LoRa和NB‑IoT的智能网关及运行流程
US20180283882A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-04 Appropolis Inc. Location-based services system and method therefor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101360345A (zh) * 2008-09-27 2009-02-04 ***通信集团设计院有限公司 一种数据业务的管理方法、装置及***
CN105142108A (zh) * 2015-08-22 2015-12-09 内蒙古科技大学 草原放牧无线管理***
CN107153886A (zh) * 2017-03-31 2017-09-12 深圳市亿兆互联技术有限公司 一种用于商场布局优化的顾客定位方法
US20180283882A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-04 Appropolis Inc. Location-based services system and method therefor
CN107124698A (zh) * 2017-04-28 2017-09-01 深圳市亿兆互联技术有限公司 一种基于LoRa 技术的垂直空间定位装置、方法及***
CN107249211A (zh) * 2017-07-28 2017-10-13 优艾特仪表科技成都有限公司 一种基于LoRa和NB‑IoT的智能网关及运行流程

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111432353A (zh) * 2020-04-17 2020-07-17 秦皇岛职业技术学院 一种用于旅游管理的游客管理装置
CN111432353B (zh) * 2020-04-17 2022-09-06 秦皇岛职业技术学院 一种用于旅游管理的游客管理装置
CN111510860A (zh) * 2020-07-01 2020-08-07 杭州沃朴物联科技有限公司 一种智能放牧管理***和方法
CN113490139A (zh) * 2020-07-01 2021-10-08 杭州沃朴物联科技有限公司 一种智能放牧管理***和方法
CN113156463A (zh) * 2021-03-05 2021-07-23 成都航空职业技术学院 一种基于北斗短报文的智能放牧***及其监控方法
CN113156463B (zh) * 2021-03-05 2023-10-20 成都航空职业技术学院 一种基于北斗短报文的智能放牧***及其监控方法
CN113965991A (zh) * 2021-10-28 2022-01-21 杭州字节信息技术有限公司 一种基于LoRaWan的节点定位实现方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110933595A (zh) 一种基于LoRa技术的牧场牲畜定位方法及***
CN106658399B (zh) 一种基于手机用户位置指纹进行手机位置定位的方法
CN106572495B (zh) 基于信令和mr数据的网络质量监测方法和覆盖评估方法
RU2681647C1 (ru) Дифференцированное позиционирование
CN109246592B (zh) 一种用户终端位置信息的获取方法及装置
CN107466043B (zh) 一种确定基站天线的方位角的方法和设备
CN110001712B (zh) 基于卫星导航定位基准站网的铁路既有线控制测量***
US20180213350A1 (en) Targeted prs configuration searches
CN103517204A (zh) 一种移动终端的定位方法和设备
KR20090106611A (ko) 이력 네트워크 정보를 이용하여 근사 포지션을 결정하기 위한 방법 및 장치
CN104459746A (zh) 用于利用预测星历的位置确定的方法、***和设备
CN112312301B (zh) 用户终端定位方法、装置、设备及计算机存储介质
CN103200607A (zh) 一种在mdt过程中确定ue定位信息的方法及装置
US10034262B2 (en) Beacon sensor based network fingerprint
CN112291844B (zh) 基于mr和mdt的定位方法和装置
CN113133046A (zh) 网络覆盖评估方法及装置、电子设备和计算机存储介质
CN106413082B (zh) 地理位置监测方法及设备
JP7379687B2 (ja) 端末のネットワークアクセス方法、装置、電子機器及び記憶媒体
CN104883735A (zh) 一种基于移动互联网的精准位置判断方法
US9510317B1 (en) Location estimation of mobile stations by coordinating the acquisition and use of control plane and user plane location data
Bareth Simulating power consumption of location tracking algorithms to improve energy-efficiency of smartphones
CN110198518A (zh) 一种基于物联网的用户精确定位方法及***
CN116193571A (zh) 基于mro与dpi数据关联的移动网络用户定位方法及***
CN113038599B (zh) 一种基于NB-IoT网络的基站的三角定位方法及***
CN105898778B (zh) 一种通信盲区确认方法、通信盲区确认装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200327