[发明专利]基于北斗和RFID的昆虫追踪系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于北斗和RFID的昆虫追踪系统及方法。利用北斗卫星导航技术与射频识别技术扫描采集林业害虫所带重量大约为0.48克的信号源，应用数学建模计算其相应的空间位置，使用RFID模块、Zigbee模块、北斗模块和NB‑IoT模块实现数据之间的通信，以基站为单位的组网部署模式实现在大范围内对林业害虫位置进行实时追踪以及飞行数据提取，实现林业害虫飞行轨迹的可视化展示。本发明不仅对揭示林业害虫传播森林病虫害的规律具有重要意义，通过对大量同种林业害虫飞行数据的整合分析可以得到同类林业害虫的活动习性，还为其他昆虫飞行轨迹的自动监测研究提供一种有效的手段，在未来还可运用于对部分林业害虫藏匿窝穴进行定位并进行定点清除，达到清除病虫害目的。

技术领域

本发明涉及一种基于北斗和RFID的昆虫追踪系统及方法。

背景技术

众所周知，如今对林业破坏最大的三大因素有:森林火灾、森林的乱砍乱伐、森林病虫害。近年来，随着我国对于森林资源的保护工作的重视,前两大问题都得到了很好的解决，但是森林病虫害对林业造成的破坏以及对生态环境、经济损失带来的影响一直是本发明需要去解决的痛点。据资料显示我国每年遭受病虫害危害的森林面积约为790万公顷，损失木材的生长量约为1690万立方米，经济损失约为50亿元^[1]。通过研究发现，大多数林业害虫的飞行轨迹及其扩散距离对森林病虫害的自然扩散路径和范围起决定性作用，然而长期以来由于缺乏有效的研究手段，目前对此仍然知之甚少^[2]。传统的昆虫飞行轨迹监测方法往往是通过高速相机拍摄飞行过程中的昆虫图像或者是通过谐波雷达来检测昆虫的轨迹，并对这些图像进行分析获取其轨迹，但这种方法仅能在极为有限的空间中进行，难以模拟较大空间甚至野外昆虫的飞行轨迹监测，且高速相机拍摄不能实现对夜行性昆虫飞行行为的监测^[3]。随着物联网技术的发展应用无线传感装置监测大型动物的飞行轨迹已成为可能，如已开发出用于鸟类的飞轨迹的传感技术。该方法用于小型昆虫时则不适用，主要原因在于其发射信号源重量过大，小型昆虫难以承受。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于北斗和RFID的昆虫追踪系统及方法，通过将北斗卫星导航技术与RFID技术运用于林业害虫的飞行轨迹监测，利用RFID模块获取信号源的信号强度，应用数学方法建模计算其空间位置，再结合北斗模块的地图数据，应用可视化技术将林业害虫运动轨迹在地图上展示，该方法不仅对揭示林业害虫传播森林病虫害的规律具有重要意义，还为其他昆虫飞行轨迹的自动监测研究提供了一种有效的手段。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于北斗和RFID的昆虫追踪系统，包括粘在林业害虫躯干上信号源、用于信号接收的基站、用于采集基站信号并上传云端的网关；每一昆虫检测区域包括一个网关、四个基站，且四个基站位于正四面体的四个顶点，正四面体内的区域即昆虫检测区域；位于昆虫检测区域内的林业害虫追踪方式为：根据信号源对于基站的信号强度与信号源相对基站距离成正比的关系，即可实现林业害虫在相应昆虫检测区域内的空间相对位置定位，而后通过网关的北斗定位功能，进一步实现林业害虫在地图上的精确定位，从而实现林业害虫的追踪。

在本发明一实施例中，所述信号源为RFID电子标签，RFID电子标签大小为6mm×6mm，重约0.48g。

在本发明一实施例中，所述基站包括STM32主控制器及与该STM32主控制器连接的用于进行信号接收的RFID阅读器模块、用于实现基站与网关通信的Zigbee模块。

在本发明一实施例中，所述网关包括STM32主控制器及与该STM32主控制器连接的用于实现定位的北斗模块、用于实现网关与基站通信的Zigbee模块、用于实现网关与云端通信的NB-IoT模块。