發(fā)布時間：2020-04-15 11:54

【摘要】：奶牛的發(fā)情識別檢測是牧場奶牛生產(chǎn)活動的重要組成部分,傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場識別方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化畜牧養(yǎng)殖的需要。近些年來國內(nèi)外相繼出現(xiàn)了利用計(jì)步器和活動量采集器對奶牛活動量進(jìn)行采集從而判斷奶牛發(fā)情的方法,但是時效性較差,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)對奶牛活動量進(jìn)行精確采集并實(shí)時檢測奶牛發(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)奶牛的定位和活動量采集,首先利用TWR測距算法測量出未知節(jié)點(diǎn)(標(biāo)簽)到三個參考節(jié)點(diǎn)(基站)的距離值,隨后采用三邊測量法計(jì)算出標(biāo)簽的位置信息作為奶牛在當(dāng)前時刻坐標(biāo)值,最后計(jì)算相鄰兩個位置坐標(biāo)的歐氏距離并累加得到奶牛的活動量。(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,二者通過三次信息傳遞完成測距過程,隨后利用網(wǎng)關(guān)基站的GPRS發(fā)射模塊將測距信息上傳至云服務(wù)器。(3)利用QT的編譯環(huán)境編寫出了一個能夠?qū)崟r反映奶牛在各個時間段內(nèi)活動量變化的上位機(jī)軟件,包含了對系統(tǒng)時間、奶牛當(dāng)前時間段的活動量以及是否發(fā)情的顯示,同時也可進(jìn)行奶牛編號的添加以及發(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)通過對單一奶牛的實(shí)地測量,基于UWB定位的檢測方法可以精確統(tǒng)計(jì)奶牛活動量的變化從而準(zhǔn)確找出目標(biāo)奶牛的發(fā)情時間,驗(yàn)證了此方法可行性。隨后利用該方法對多頭奶牛進(jìn)行了長時間的監(jiān)測,得到了基于UWB定位的方法的檢出率為84%。通過各種方法的比較,基于UWB定位的活動量采集及發(fā)情檢測方法具有以下優(yōu)點(diǎn):首先它具有身份識別功能,與移動步數(shù)相關(guān)聯(lián)的位移量的采集可以保證其準(zhǔn)確性,其次檢測到目標(biāo)奶牛發(fā)情后還可以對其進(jìn)行定位以便及時進(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定位過程中功耗較大的問題,因此需要采取一些降低功耗的措施,例如在標(biāo)簽處于長時間不工作時使其進(jìn)入休眠狀態(tài),或者使用太陽能薄膜外殼對標(biāo)簽電池進(jìn)行充電等。
【圖文】：

脈沖信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，美國聯(lián)邦通信委員會規(guī)定超寬帶通信的工作帶寬相對帶寬大于 20%，即 = 500 ≥ 20% 相對帶寬為 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應(yīng)關(guān)系如圖 2.1 所示

設(shè)接入無線局域網(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，，否則會增加人工的工作量，同時其定位。ncy Identification）射頻識別，又稱無線射頻識別波信號收發(fā)的通信技術(shù)，其定位系統(tǒng)主要由固頻方式將無線信號調(diào)制為電磁場，標(biāo)簽進(jìn)入電磁RFID 定位系統(tǒng)利用多個 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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S823;TN925

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