本发明涉及一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪系统及终端，属于通信技术领域，包括林业数据中心和终端发送系统，终端发送系统与林业数据中心通信连接；终端发送系统包括状态信息采集单元、北斗定位单元、状态判决单元、声光提示单元和通信单元，状态信息采集单元、北斗定位单元、声光提示单元和通信单元均与状态判决单元电连接；状态判决单元，通过采集的状态信息判断抛投装置当前的状态模式，状态模式包括空投状态、就绪状态、运动状态、静止状态和异常状态；林业数据中心包括抛投布署系统、状态分析系统和数据存储系统。本发明通过抛投装置的状态模式和位置信息反馈，实现了有害生物天敌抛投作业的全程观测，提高了抛投装置的回收率。
1.一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪系统，其特征在于：包括林业数据中心和终端发送系统，所述终端发送系统与林业数据中心通信连接；
所述终端发送系统包括状态信息采集单元、北斗定位单元、状态判决单元、声光提示单元以及通信单元，所述状态信息采集单元、北斗定位单元、声光提示单元和通信单元均与状态判决单元电连接；
所述状态判决单元，用于通过采集的状态信息判断抛投装置当前的状态模式，所述状态模式包括空投状态、就绪状态、运动状态、静止状态以及异常状态；其中异常状态包括终端电池电量预警和环境条件预警；
所述状态判决单元在判断抛投装置的当前状态模式时包括以下控制策略：通过抛投装置的姿态和运动轨迹判断抛投装置是否脱离无人机，当抛投装置脱离无人机后反馈空投状态；
基于空投状态的运动特征结合当前运动特征的变化判断抛投装置是否落地，并在静止状态时通过当前环境信息判断位置环境条件，当抛投装置落地且环境条件安全时，调用北斗定位单元获取位置信息，并反馈就绪状态和当前位置信息；
通过运动信息判断抛投装置的状态模式，当抛投装置处于运动状态时，监测抛投装置的速度变化直到抛投装置处于静止状态，调用北斗定位单元获取位置信息并通过当前环境信息判断环境条件，若环境条件安全则反馈位置信息，否则反馈位置信息和异常状态；
通过电源管理模块采集电池的电量，当电量达到预警门限时，反馈异常状态；
所述林业数据中心包括抛投布署系统、状态分析系统和数据存储系统，所述抛投布署系统，用于抛投装置位置分布地图生成、有害生物天地投放区域规划以及报警信息提示；
S11、数据准备：收集和整理林业管理区域的卫星地图、气象数据和生态环境数据以及从终端发送系统接收到的位置信息和状态模式；
S12、数据整合与处理：将获取的各种数据进行整合和处理，包括地图数据的投影转换和坐标系统统一、气象数据和生态环境数据的格式转换和清洗、位置信息的地理编码以及对应状态模式标注；
S13、空间分析：利用GIS软件进行空间分析，包括气象条件和生态环境评估；
S14、地图生成：根据整合的数据和空间分析结果，通过GIS 生成抛投装置位置分布地图；
所述状态分析系统，用于通过反馈的异常状态数据分析当前终端发送系统的异常状态成因，具体包括以下步骤：S21、数据整理：通过经验数据和历史故障数据建立故障标签；
S22、关联规则挖掘：通过关联规则分析建立异常状态数据与故障标签之间的映射关系，挖掘异常状态数据与异常状态成因之间的关联规则；
其中，异常状态数据包括状态信息和当前位置信息，通过当前位置信息在关联规则挖掘的过程中结合抛投装置位置分布地图加入了当前位置的区域气象数据和生态环境数据；
S23、人工评估筛选：通过人工评估对筛选出的关联规则的准确性和实用性进行评估，判断关联规则是否能够准确地描述异常状态数据与异常状态成因之间的关联关系，判断关联规则是否适用于当前的异常状态数据和抛投装置位置分布的场景；
S24、异常状态识别：通过挖掘出的关联规则，并结合终端的实际情况，对异常状态成因进行分析和识别；
S25、关联规则修正：通过实际考察后获取的异常状态成因更新故障标签以及关联规则中异常状态数据与故障标签的映射关系；
所述数据存储系统，用于存储整合和处理后的卫星地图、气象数据、生态环境数据和位置信息以及对应的状态模式；
所述状态信息采集单元，用于通过终端设置的传感器采集抛投装置的状态信息，其中状态信息包括运动信息、环境信息以及电量信息；
所述北斗定位单元，用于在接收到定位指令后通过北斗卫星获取抛投装置当前的位置信息，包括经度、纬度和高度信息；
所述通信单元，用于通过4G网络或北斗短报文的形式建立终端发送系统与林业数据中心之间的通信连接；
所述声光提示单元，用于通过接收到提示指令后以声音和光线的形式发出提示信号。
2.一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪终端，应用于如权利要求1所述的一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪系统，其特征在于：包括微处理器、RNSS定位模块、
4G模块、声光提示模块、运动感知模块、电源管理模块以及接口模块；
所述微处理器，用于接收其它模块发来的位置信息和状态信息，并通过执行控制策略发送反馈数据；
所述RNSS定位模块，用于接收卫星导航系统发射的信号，通过接收和处理这些信号，实现多系统联合定位；
所述声光提示模块，用于通过判断设备在静止模式是否发生运动，若装置状态异常，则发出声光提示；
所述运动感知模块，通过传感器获取抛投装置的状态信息，其中传感器包括加速度计、陀螺仪、压力传感器、液位传感器以及温度传感器；
所述电源管理模块，用于采集电池的电量；所述接口模块，用于数据传输和给电池充电。
一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪系统及终端
技术领域
[0001] 本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪系统及终端。
背景技术
[0002] 林业有害生物具有突发性强、蔓延速度快、危害性大等特点，若在林业有害生物发生初期未能监测发现并及时采取防治措施，则将会导致危害程度和范围不断扩大。因此，有必要加强林业有害生物监测力度。近年来，利用天敌昆虫进行害虫防治的生物防治技术已成为林业可持续生产的重要组成部分，生物防治主要是利用微生物或其提取物，以及释放天敌生物的方式减少害虫对植物的影响。
[0003] 然而，在无人机天敌抛投装置的过程中，由于无人机抛投高度或目标区域的气象条件等造成抛投装置的着陆点与目标点之间偏离，可能导致抛投装置难以回收，增加环境污染风险；同时在抛投大量的装置后不能实时追踪到抛投装置的位置分布，导致抛投状态无法监测，从而影响抛投质量。
发明内容
[0004] 为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪系统及终端，通过抛投装置的状态模式和位置信息反馈，实现了有害生物天敌抛投作业的全程观测，提高了抛投装置的回收率。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006] 本发明提供了一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪系统，包括林业数据中心和终端发送系统，所述终端发送系统与林业数据中心通信连接；
[0007] 所述终端发送系统包括状态信息采集单元、北斗定位单元、状态判决单元、声光提示单元以及通信单元，所述状态信息采集单元、北斗定位单元、声光提示单元和通信单元均与状态判决单元电连接；
[0008] 所述状态判决单元，用于通过采集的状态信息判断抛投装置当前的状态模式，所述状态模式包括空投状态、就绪状态、运动状态、静止状态以及异常状态；其中异常状态包括终端电池电量预警和环境条件预警；
[0009] 所述状态判决单元在判断抛投装置的当前状态模式时包括以下控制策略：
[0010] 通过抛投装置的姿态和运动轨迹判断抛投装置是否脱离无人机，当抛投装置脱离无人机后反馈空投状态；
[0011] 基于空投状态的运动特征结合当前运动特征的变化判断抛投装置是否落地，并在静止状态时通过当前环境信息判断位置环境条件，当抛投装置落地且环境条件安全时，调用北斗定位单元获取位置信息，并反馈就绪状态和当前位置信息；
[0012] 通过运动信息判断抛投装置的状态模式，当抛投装置处于运动状态时，监测抛投装置的速度变化直到抛投装置处于静止状态，调用北斗定位单元获取位置信息并通过当前环境信息判断环境条件，若环境条件安全则反馈位置信息，否则反馈位置信息和异常状态；
[0013] 通过电源管理模块采集电池的电量，当电量达到预警门限时，反馈异常状态。
[0014] 作为本发明的一种优选技术方案，所述林业数据中心包括抛投布署系统、状态分析系统和数据存储系统，所述抛投布署系统，用于抛投装置位置分布地图生成、有害生物天地投放区域规划以及报警信息提示。
[0015] 作为本发明的一种优选技术方案，所述抛投装置位置分布地图生成包括以下步骤：
[0016] S11、数据准备：收集和整理林业管理区域的卫星地图、气象数据和生态环境数据以及从终端发送系统接收到的位置信息和状态模式；
[0017] S12、数据整合与处理：将获取的各种数据进行整合和处理，包括地图数据的投影转换和坐标系统统一、气象数据和生态环境数据的格式转换和清洗、位置信息的地理编码以及对应状态模式标注；
[0018] S13、空间分析：利用GIS软件进行空间分析，包括气象条件和生态环境评估；
[0019] S14、地图生成：根据整合的数据和空间分析结果，通过GIS 生成抛投装置位置分布地图。
[0020] 作为本发明的一种优选技术方案，所述状态分析系统，用于通过反馈的异常状态数据分析当前终端发送系统的异常状态成因，具体包括以下步骤：
[0021] S21、数据整理：通过经验数据和历史故障数据建立故障标签；
[0022] S22、关联规则挖掘：通过关联规则分析建立异常状态数据与故障标签之间的映射关系，挖掘异常状态数据与异常状态成因之间的关联规则；
[0023] 其中，异常状态数据包括状态信息和当前位置信息，通过当前位置信息在关联规则挖掘的过程中结合抛投装置位置分布地图加入了当前位置的区域气象数据和生态环境数据；
[0024] S23、人工评估筛选：通过人工评估对筛选出的关联规则的准确性和实用性进行评估，判断关联规则是否能够准确地描述异常状态数据与异常状态成因之间的关联关系，判断关联规则是否适用于当前的异常状态数据和抛投装置位置分布的场景；
[0025] S24、异常状态识别：通过挖掘出的关联规则，并结合终端的实际情况，对异常状态成因进行分析和识别；
[0026] S25、关联规则修正：通过实际考察后获取的异常状态成因更新故障标签以及关联规则中异常状态数据与故障标签的映射关系。
[0027] 作为本发明的一种优选技术方案，所述数据存储系统，用于存储整合和处理后的卫星地图、气象数据、生态环境数据和位置信息以及对应的状态模式。
[0028] 作为本发明的一种优选技术方案，所述状态信息采集单元，用于通过终端设置的传感器采集抛投装置的状态信息，其中状态信息包括运动信息、环境信息以及电量信息。
[0029] 作为本发明的一种优选技术方案，所述北斗定位单元，用于在接收到定位指令后通过北斗卫星获取抛投装置当前的位置信息，包括经度、纬度和高度信息。
[0030] 作为本发明的一种优选技术方案，所述通信单元，用于通过4G网络或北斗短报文的形式建立终端发送系统与林业数据中心之间的通信连接；
[0031] 所述声光提示单元，用于通过接收到提示指令后以声音和光线的形式发出提示信号。
[0032] 本发明还提供了一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪终端，应用于上述的一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪系统，包括微处理器、RNSS定位模块、4G模块、声光提示模块、运动感知模块、电源管理模块以及接口模块；
[0033] 所述微处理器，用于接收其它模块发来的位置信息和状态信息，并通过执行控制策略发送反馈数据；
[0034] 所述RNSS定位模块，用于接收卫星导航系统发射的信号，通过接收和处理这些信号，实现多系统联合定位。
[0035] 作为本发明的一种优选技术方案，所述声光提示模块，用于通过判断设备在静止模式是否发生运动，若装置状态异常，则发出声光提示；
[0036] 所述运动感知模块，通过传感器获取抛投装置的状态信息，其中传感器包括加速度计、陀螺仪、压力传感器、液位传感器以及温度传感器；
[0037] 所述电源管理模块，用于采集电池的电量；所述接口模块，用于数据传输和给电池充电。
[0038] 本发明的有益效果为：
[0039] 本发明通过终端发送系统将抛投装置的静止状态位置信息发送至林业数据中心，提高了位置信息的准确性与实时性，同时通过抛投布署系统可清晰的查看抛投装置的位置分布，精准的位置信息为追踪有害生物天敌的活动区域提供了依据，便于优化投放的布署。
[0040] 本发明通过抛投装置的状态模式反馈，实现了有害生物天敌抛投作业的全程观测，为抛投作业的质量提供了评估依据，同时通过准确更新的位置信息，提高了抛投装置的回收率。
[0041] 本发明通过状态分析系统，利用挖掘的关联规则进行异常状态识别，可以及时响应终端反馈的异常状态数据，通过自动化识别提高了措施决策的效率，实现对抛投装置的预测性维护。
附图说明
[0042] 为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0043] 图1为本发明实施例提供的一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪系统的结构示意图；
[0044] 图2为本发明实施例提供的一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪终端的结构示意图。
具体实施方式
[0045] 为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
[0046] 请参阅图1‑图2，一种基于北斗的林业有害生物天敌定位追踪系统，包括林业数据中心和终端发送系统，所述终端发送系统与林业数据中心通信连接；
[0047] 所述林业数据中心包括抛投布署系统、状态分析系统和数据存储系统，所述抛投布署系统，用于抛投装置位置分布地图生成、有害生物天地投放区域规划以及报警信息提示。
[0048] 其中抛投装置位置分布地图生成包括以下步骤：
[0049] S11、数据准备：收集和整理林业管理区域的卫星地图、气象数据和生态环境数据以及从终端发送系统接收到的位置信息和状态模式；
[0050] S12、数据整合与处理：将获取的各种数据进行整合和处理，包括地图数据的投影转换和坐标系统统一、气象数据和生态环境数据的格式转换和清洗、位置信息的地理编码以及对应状态模式标注；
[0051] S13、空间分析：利用GIS软件进行空间分析，包括气象条件和生态环境评估；
[0052] S14、地图生成：根据整合的数据和空间分析结果，通过GIS 生成抛投装置位置分布地图。
[0053] 所述状态分析系统，用于通过反馈的异常状态数据分析当前终端发送系统的异常状态成因，具体包括以下步骤：
[0054] S21、数据整理：通过经验数据和历史故障数据建立故障标签；
[0055] 可理解的是，故障标签初期通过设置的传感器预设值判断环境条件以及历史故障数据对应的实际异常状态成因，如火灾、水灾以及山体滑坡等森林灾害以及终端本身的故障信息等。
[0056] S22、关联规则挖掘：通过关联规则分析建立异常状态数据与故障标签之间的映射关系，挖掘异常状态数据与异常状态成因之间的关联规则；具体包括：运用关联规则挖掘算法对异常状态数据进行分析，发现异常状态数据与故障原因之间的关联规则，其中异常状态数据中包含了当前位置信息，在关联规则挖掘的过程中结合抛投装置位置分布地图加入了当前位置的区域气象数据和生态环境数据。最后，依据支持度和置信度等参数，筛选出符合条件的关联规则。
[0057] S23、人工评估筛选：通过人工评估对筛选出的关联规则的准确性和实用性进行评估，判断关联规则是否能够准确地描述异常状态数据与异常状态成因之间的关联关系，判断关联规则是否适用于当前的异常状态数据和抛投装置位置分布的场景。
[0058] 可理解的是，人工评估可以通过专家评审、实地验证、案例对照等方式进行。
[0059] S24、异常状态识别：通过挖掘出的关联规则，并结合终端的实际情况，对异常状态成因进行分析和识别。
[0060] S25、关联规则修正：通过实际考察后获取的异常状态成因更新故障标签以及关联规则中异常状态数据与故障标签的映射关系。
[0061] 其中，异常状态数据包括状态信息和当前位置信息。
[0062] 所述数据存储系统，用于将整合和处理后的卫星地图、气象数据、生态环境数据和位置信息以及对应的状态模式存储到数据库中，确保数据能够高效地被系统访问和查询。
[0063] 所述终端发送系统包括状态信息采集单元、北斗定位单元、状态判决单元、声光提示单元以及通信单元，所述状态信息采集单元、北斗定位单元、声光提示单元和通信单元均与状态判决单元电连接。
[0064] 所述状态信息采集单元，用于通过终端设置的传感器采集抛投装置的状态信息，其中状态信息包括运动信息、环境信息以及电量信息。
[0065] 需说明的是，运动信息包括抛投装置运动和静止；环境信息包括压力信息、液位信息和温度信息等林区灾害造成的环境变化信息；电量信息是指终端的续航能力。
[0066] 所述北斗定位单元，用于在接收到定位指令后通过北斗卫星获取抛投装置当前的位置信息，包括经度、纬度和高度信息。
[0067] 所述通信单元，用于通过4G网络或北斗短报文的形式建立终端发送系统与林业数据中心之间的通信连接。
[0068] 所述声光提示单元，用于通过接收到提示指令后以声音和光线的形式发出提示信号。
[0069] 所述状态判决单元，用于通过采集的状态信息判断抛投装置当前的状态模式，其中状态模式包括空投状态、就绪状态、运动状态、静止状态以及异常状态。
[0070] 需说明的是，空投状态是指抛投装置挂载在无人机上从出发位置到目标位置的过程；就绪状态是指抛投装置安全落地且落地位置环境条件安全的状态；异常状态包括终端电池电量预警和环境条件预警，反馈异常状态时附带状态信息和当前位置信息。
[0071] 所述状态判决单元在判断抛投装置的当前状态模式时包括以下控制策略：
[0072] 通过抛投装置的姿态和运动轨迹判断抛投装置是否脱离无人机，当抛投装置脱离无人机后反馈空投状态；
[0073] 基于空投状态的运动特征结合当前运动特征的变化判断抛投装置是否落地，并在静止状态时通过当前环境信息判断位置环境条件，当抛投装置落地且环境条件安全时，调用北斗定位单元获取位置信息，并反馈就绪状态和当前位置信息；
[0074] 通过运动信息判断抛投装置的状态模式，当抛投装置处于运动状态时，监测抛投装置的速度变化直到抛投装置处于静止状态，调用北斗定位单元获取位置信息并通过当前环境信息判断环境条件，若环境条件安全则反馈位置信息，否则反馈位置信息和异常状态；
[0075] 通过电源管理模块采集电池的电量，当电量达到预警门限时，反馈异常状态。
[0076] 需说明的是，环境条件安全的判定通过抛投装置的负载压力大小、液位数据以及温度数据与正常状态下的值作比较，当处于预设安全范围以内时判定环境条件安全，从而判断抛投装置所在位置的环境是否发生滑坡掩埋、装置淹没以及森林火灾等。
[0077] 本实施例还提供了一种基于北斗的林业无人机智能通信终端，包括微处理器、RNSS定位模块、4G模块、声光提示模块、运动感知模块、电源管理模块以及接口模块。
[0078] 所述微处理器与各模块之间通过串口、电源接口、SPI等接口进行连接，对其它模块进行初始化操作，接收其它模块发来的位置信息和状态信息等，并通过执行控制策略发送反馈数据。
[0079] 所述RNSS定位模块，用于接收卫星导航系统（如北斗卫星导航系统BDS、GPS、GLONASS等）发射的信号，通过接收和处理这些信号，实现多系统联合定位。
[0080] 所述声光提示模块，用于通过判断设备在静止模式是否发生运动，若装置状态异常，则发出声光提示。
[0081] 所述运动感知模块，通过传感器获取抛投装置的状态信息，其中传感器包括加速度计、陀螺仪、压力传感器、液位传感器以及温度传感器等。
[0082] 所述电源管理模块，包括电源开关、充电电路和电源电路。其中，充电电路用于给电池充电。电源电路主要是从电池取电后，产生设备其他模块所需要的电源。同时电源管理模块还可用于采集电池的电量。所述接口模块，用于数据传输和给电池充电。
[0083] 本发明通过终端发送系统将抛投装置的静止状态位置信息发送至林业数据中心，提高了位置信息的准确性与实时性，同时通过抛投布署系统可清晰的查看抛投装置的位置分布，精准的位置信息为追踪有害生物天敌的活动区域提供了依据，便于优化投放的布署。
[0084] 本发明通过抛投装置的状态模式反馈，实现了有害生物天敌抛投作业的全程观测，为抛投作业的质量提供了评估依据，同时通过准确更新的位置信息，提高了抛投装置的回收率。
[0085] 本发明通过状态分析系统，利用挖掘的关联规则进行异常状态识别，可以及时响应终端反馈的异常状态数据，通过自动化识别提高了措施决策的效率，实现对抛投装置的预测性维护。
[0086] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
