基于位置感知的猪只异常行为判断方法研究

摘要

随着规模化、集约化畜禽养殖场饲养密度的增加，养殖环境变得恶劣、导致畜禽疾病频繁发生。传统的依靠人工观察判断畜禽疾病的方法已是力不从心，为此利用先进的科学技术建立畜禽疾病预警机制，就成为畜禽健康养殖的一个重要研究方向。从目前的研究现状来看，利用传感器技术、计算机技术和无线网络技术相结合的方法来实现畜禽疾病的自动化预警，已成为一个研究热点。同时，饮食行为是畜禽的基本行为，畜禽的饮食行为与畜禽的健康状态紧密相关。因此利用畜禽的饮食行为判断畜禽疾病，已成为人们研究中关注的热点。
　　针对以上问题，提出了“基于超声波测距的定位方法与基于定位的猪只异常行为判断方法”。首先设计一种基于超声波测距的实时位置感知系统，然后利用此系统对猪只的位置信息进行实时采集，进而通过位置信息获取猪只饮食行为特征，并通过猪只饮食行为的异常特征来判断猪只的健康状况。本文的研究内容主要包括以下几个方面:
　　（1）针对猪只位置检测问题，设计了一种基于超声波测距的位置感知系统，该系统采用超声波技术和射频技术相结合的方式，利用到达时间差（TDOA）法测量未知节点与参考节点各接收器之间的距离，继而根据最小二乘定位算法对未知节点的位置进行解算。为提高测距精度和定位精度，对基于TDOA测距的误差来源进行了系统分析，并提出温度补偿和误差模型修正的方法修正测距误差，提高了猪只位置检测的精度。
　　（2）针对猪只位置检测结果实时显示的问题，设计了基于 LabVIEW平台的轨迹显示界面，将解算得到的猪只位置坐标值打包成数据簇的形式，利用LabVIEW中的XY图进行显示。为消除异常数据对检测结果的干扰，提出限幅滤波的方式，根据连续两次数据的差值来判断是否保留本次数据，同时根据系统布局大小和经验得到限幅阈值ε，提高了显示系统的稳定性。
　　（3）针对猪只异常行为的判断问题，提出了基于饮食行为次数与持续时间的猪只异常判断方法。首先依据猪只活动习性划分猪舍区域，通过采集猪只位置参数来统计猪只饮食行为的次数和饮食持续时间；其次根据养殖经验和观察对饮食行为状态作出初步异常等级判断；然后通过统计饮食次数对猪只异常情况作出综合整体评价。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要研究内容和结构安排

1.4本章小结

第二章 室内位置感知相关理论问题研究

2.1室内位置感知概述

2.2室内位置感知技术的发展

2.3位置感知技术的选择

2.4超声波位置感知技术

2.5基于测距的位置感知算法

2.6本章小结

第三章 超声波位置感知系统设计

3.1系统总体结构设计

3.2位置计算方法

3.3超声波位置感知系统硬件设计

3.4超声波位置感知系统软件设计

3.5本章小结

第四章 超声波位置感知系统的测试与性能分析

4.1系统通讯功能测试

4.2超声波测距误差分析及补偿

4.3系统测试结果

4.4位置感知结果的滤波处理

4.5位置感知误差分析

4.6本章小结

第五章 猪只位置感知与异常判断

5.1猪场调研与活动区域划分

5.2猪只饮食次数与时间统计

5.3猪只异常行为评价方法

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1结论

6.2研究工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文和科技成果