[发明专利]一种基于无人机的果园监测系统

权利要求书

1.一种基于无人机的果园监测系统，其特征是，包括果园环境监测模块、计算机监测中心和智能终端，所述的果园环境监测模块、智能终端分别与计算机监测中心通信连接；所述的果园环境监测模块用于通过无线传感器网络采集果园环境监测数据，并将果园环境监测数据发送至计算机监测中心；所述的计算机监测中心用于存储果园环境监测数据和其他果园信息数据，并用于对果园环境监测数据进行分析处理；所述果园环境监测模块包括一个移动汇聚节点和多个环境监测固定节点，移动汇聚节点设置于无人机上，环境监测固定节点固定部署于设定的果园环境监测区域中，移动汇聚节点随着无人机的运动，在每一轮的数据收集时，从起始位置出发，陆续收集环境监测固定节点的果园环境监测数据后返回起始位置，准备下一轮数据收集；移动汇聚节点按照下列数据收集策略陆续收集环境监测固定节点的果园环境监测数据：

(1)从环境监测固定节点中选择优选参考节点，若环境监测固定节点满足下列条件，则视为优选参考节点：

式中，E_i表示第i个环境监测固定节点，表示E_i的邻居节点数目，D(E_i,E₀)表示E_i到移动汇聚节点E₀的初始位置的距离，D_S为设定的距离阈值，E_ij表示E_i的第j个邻居节点，表示E_ij的邻居节点数目，D(E_ij,E₀)表示E_ij到移动汇聚节点E₀的初始位置的距离；

(2)确定其他环境监测固定节点与通信范围内的所有优选参考节点之间的距离，其他环境监测固定节点选择距离最小值对应的优选参考节点，向该优选参考节点发送响应消息，该优选参考节点将发送响应消息的环境监测固定节点标记为发散节点，并记录与发散节点之间的距离；

(3)按照与优选参考节点之间的距离由近到远的顺序，移动汇聚节点直线运动到各个优选参考节点所在的位置，停留设定的时间收集果园环境监测数据，此时优选参考节点及对应的发散节点将自身的果园环境监测数据传送至移动汇聚节点。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的果园监测系统，其特征是，所述的计算机监测中心包括数据存储模块、数据处理模块和通信模块；所述的数据存储模块用于存储果园环境监测数据和其他果园信息数据；所述的数据处理模块用于将果园环境监测数据与正常设定值进行比较，输出异常的果园环境监测数据；所述通信模块用于实现计算机监测中心与智能终端、果园环境监测模块之间的数据通信。

3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的果园监测系统，其特征是，所述果园环境监测数据包括果园的二氧化碳浓度、空气温湿度、土壤温度、土壤湿度、风速、光照强度。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的果园监测系统，其特征是，发散节点将自身的果园环境监测数据传送至移动汇聚节点时，具体执行：

(1)进行果园环境监测数据收集时，移动汇聚节点在通信范围内向优选参考节点及对应的发散节点发送果园环境监测数据收集指令；

(2)发散节点收到果园环境监测数据收集指令后，向下一跳的发散节点发送信号，并采用单跳方式向移动汇聚节点发送果园环境监测数据，只收到信号的发散节点按照下列公式确定自身通信范围内的其余发散节点的优选值，并选择优选值最大的发散节点作为中继转发节点：

式中，E_μv表示第μ个只收到信号的发散节点的通信范围内的第v个发散节点，Y(E_μv)表示E_μv的优选值，D(E_μv,E_y)表示E_μv到优选参考节点E_y的距离，D_S为设定的距离阈值，为E_μv的剩余能量值，U_S为设定的能量值阈值，为E_μv与第μ个只收到信号的发散节点之间的丢包率，G_S为设定的丢包率阈值；

(3)若只收到信号的发散节点选择出的第一个中继转发节点位于移动汇聚节点的通信范围内，则只收到信号的发散节点通过所述的第一个中继转发节点将果园环境监测数据发送至移动汇聚节点；若选择出的中继转发节点不在移动汇聚节点的通信范围内，所述的第一个中继转发节点按照(2)选择下一个中继转发节点，从而所述的只收到信号的发散节点通过多个中继转发节点将果园环境监测数据发送至移动汇聚节点。