本發(fā)明涉及灌區(qū)監(jiān)測(cè)，尤其涉及的是一種基于無人機(jī)的灌區(qū)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

1、灌區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)警是給農(nóng)田提供必要水源的一種重要手段，用于增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，灌區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)警通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)土壤的干旱程度，確實(shí)農(nóng)作物健康生長(zhǎng)。傳統(tǒng)灌區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)采用廣播方式傳輸數(shù)據(jù)，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)和預(yù)警功耗大以及延遲長(zhǎng)等問題，同時(shí)，傳統(tǒng)灌區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)沒有考慮能量、路徑長(zhǎng)度和響應(yīng)時(shí)間等問題，進(jìn)一步增加了灌區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)警代價(jià)和延遲，同時(shí)，能量較低的節(jié)點(diǎn)無法收集和提供灌區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)灌區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2、本系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)灌區(qū)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，確保灌溉區(qū)域的農(nóng)作物健康生長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于無人機(jī)的灌區(qū)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明公開了一種基于無人機(jī)的灌區(qū)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

3、在灌區(qū)上空均勻部署無人機(jī)群，包含一個(gè)監(jiān)測(cè)無人機(jī)和多個(gè)工作無人機(jī)；所述無人機(jī)通過發(fā)送位置消息建立位置表；所述監(jiān)測(cè)無人機(jī)通過發(fā)送灌區(qū)消息建立灌區(qū)表；其中，所述位置消息包含消息id、坐標(biāo)、能量和節(jié)點(diǎn)id，所述灌區(qū)消息包含消息id、坐標(biāo)、源二元組集合和目的二元組集合，二元組包括節(jié)點(diǎn)id和系數(shù)；

4、當(dāng)所述工作無人機(jī)接收到所述灌區(qū)消息時(shí)執(zhí)行：若本機(jī)節(jié)點(diǎn)id等于該灌區(qū)消息中目的二元組集合中任一節(jié)點(diǎn)id，則創(chuàng)建灌區(qū)表項(xiàng)；若所述二元組系數(shù)不小于所述目的二元組集合中其他二元組系數(shù)，且所述工作無人機(jī)坐標(biāo)與灌區(qū)消息中坐標(biāo)距離不小于預(yù)先設(shè)定的閾值，則轉(zhuǎn)發(fā)該灌區(qū)消息；

5、當(dāng)所述工作無人機(jī)滿足以下至少一個(gè)條件時(shí)發(fā)送發(fā)布消息：條件1：存在灌區(qū)表項(xiàng)，該表項(xiàng)坐標(biāo)與自己坐標(biāo)距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值；條件2：滿足條件1的灌區(qū)表項(xiàng)二元組集合中存在二元組，該二元組系數(shù)不小于所述二元組集合中其他二元組系數(shù)；條件3：存在位置表項(xiàng)，該位置表項(xiàng)節(jié)點(diǎn)id等于滿足條件2的二元組節(jié)點(diǎn)id：

6、如果所述監(jiān)測(cè)無人機(jī)接收到所述發(fā)布消息，則保存所述發(fā)布消息中的數(shù)據(jù)集。

7、所述方法中，

8、所述無人機(jī)通過發(fā)送位置消息建立位置表，包括：

9、每個(gè)無人機(jī)包含一個(gè)位置表，一個(gè)位置表項(xiàng)包含節(jié)點(diǎn)id、能量、坐標(biāo)和生存周期；

10、無人機(jī)發(fā)送的位置消息中，消息id為1，坐標(biāo)和能量分別等于自己當(dāng)前的坐標(biāo)和能量，節(jié)點(diǎn)id等于自己的節(jié)點(diǎn)id。

11、所述方法還包括：

12、鄰居無人機(jī)接收到所述位置消息后，如果存在節(jié)點(diǎn)id等于位置消息中節(jié)點(diǎn)id的位置表項(xiàng)，則將該表項(xiàng)的坐標(biāo)和能量分別設(shè)置為該位置消息中的坐標(biāo)和能量，將生存周期設(shè)置為最大值；否則創(chuàng)建位置表項(xiàng)，該位置表項(xiàng)的節(jié)點(diǎn)id等于位置消息中的節(jié)點(diǎn)id，將該位置表項(xiàng)的坐標(biāo)和能量分別設(shè)置為該位置消息中的坐標(biāo)和能量，將生存周期設(shè)置為最大值。

13、所述方法還包括：

14、所述監(jiān)測(cè)無人機(jī)將二元組集合變量設(shè)置為空集，計(jì)算預(yù)先設(shè)置的坐標(biāo)與自己坐標(biāo)的距離d2，針對(duì)每個(gè)位置表項(xiàng)執(zhí)行下述操作：

15、計(jì)算預(yù)先設(shè)置的坐標(biāo)與所述位置表項(xiàng)中坐標(biāo)的距離d1，如果距離d1小于距離d2，則利用公式（1）計(jì)算所述位置表項(xiàng)的系數(shù)c，構(gòu)建一個(gè)二元組，二元組節(jié)點(diǎn)id等于該位置表項(xiàng)的節(jié)點(diǎn)id，系數(shù)等于該位置表項(xiàng)的系數(shù)c，將該二元組加入到二元組集合中；

16、c=a1×e1/e2+?a1×d1/d2（1）

17、其中，e1為位置表項(xiàng)的能量；e2為能量初始值；a1和a2為調(diào)節(jié)系統(tǒng)，之和等于1。

18、所述方法中，

19、所述監(jiān)測(cè)無人機(jī)發(fā)送的灌區(qū)消息中，消息id為2，坐標(biāo)等于預(yù)先設(shè)置的坐標(biāo)，源二元組集合只包含一個(gè)二元組，該二元組的節(jié)點(diǎn)id等于自己的節(jié)點(diǎn)id，系數(shù)等于0，目的二元組集合等于自己的二元組集合。

20、所述方法還包括：

21、接收到所述灌區(qū)消息的工作無人機(jī)如果滿足條件4，條件5，條件6和條件7，則選擇滿足條件7的位置表項(xiàng)，將灌區(qū)消息中的源二元組集合設(shè)置為灌區(qū)消息中的目的二元組集合，灌區(qū)消息中的目的二元組集合只包含一個(gè)二元組，該二元組的節(jié)點(diǎn)id等于滿足條件7的位置表項(xiàng)的節(jié)點(diǎn)id，系數(shù)等于0，轉(zhuǎn)發(fā)該灌區(qū)消息；

22、條件4：所述灌區(qū)消息目的二元組集合中存在一個(gè)二元組，該二元組的節(jié)點(diǎn)id等于所述工作無人機(jī)的節(jié)點(diǎn)id；

23、條件5：滿足條件4的二元組系數(shù)不小于所述灌區(qū)消息中目的二元組集合中其他二元組中的系數(shù)；

24、條件6：所述工作無人機(jī)的坐標(biāo)與所述灌區(qū)消息中坐標(biāo)的距離小于預(yù)先設(shè)置的閾值；

25、條件7：所述工作無人機(jī)存在位置表項(xiàng)，該位置表項(xiàng)的坐標(biāo)與所述灌區(qū)消息中坐標(biāo)的距離小于預(yù)先設(shè)置的閾值。

26、所述方法還包括：

27、接收到所述灌區(qū)消息的工作無人機(jī)如果滿足條件4，條件5和條件6，但是不滿足條件7，則將自己的二元組集合變量設(shè)置為空集，計(jì)算所述灌區(qū)消息坐標(biāo)與自己坐標(biāo)的距離d4，針對(duì)自己的每個(gè)位置表項(xiàng)執(zhí)行下述操作：計(jì)算灌區(qū)消息中坐標(biāo)與該位置表項(xiàng)中坐標(biāo)之間的距離d3，如果距離d3小于距離d4，則利用公式（2）計(jì)算該位置表項(xiàng)的系數(shù)c1，構(gòu)建一個(gè)二元組，二元組的節(jié)點(diǎn)id等于該位置表項(xiàng)的節(jié)點(diǎn)id，系數(shù)等于該位置表項(xiàng)的系數(shù)c1，將該二元組加入到自己二元組集合中；

28、c1=a1×e3/e2+?a1×d3/d4（2）；

29、其中，e3為該位置表項(xiàng)中的能量；e2為能量初始值，預(yù)先設(shè)置；a1和a2為調(diào)節(jié)系統(tǒng)，之和等于1。

30、所述方法還包括：

31、接收到所述灌區(qū)消息的工作無人機(jī)將灌區(qū)消息中的源二元組集合設(shè)置為灌區(qū)消息中的目的二元組集合，灌區(qū)消息中的目的二元組集合設(shè)置為自己的二元組集合，轉(zhuǎn)發(fā)該灌區(qū)消息。

32、所述方法中，

33、發(fā)布消息包含消息id、坐標(biāo)、數(shù)據(jù)集合和節(jié)點(diǎn)id；

34、工作無人機(jī)發(fā)送的發(fā)布消息中，消息id等于3，數(shù)據(jù)集合包含自己采集的數(shù)據(jù)，坐標(biāo)等于滿足條件1的灌區(qū)表項(xiàng)的坐標(biāo)，節(jié)點(diǎn)id等于滿足條件2和條件3的二元組的節(jié)點(diǎn)id。

35、所述方法還包括：

36、如果接收到發(fā)布消息的工作無人機(jī)節(jié)點(diǎn)id等于所述發(fā)布消息中的節(jié)點(diǎn)id，則選擇一個(gè)灌區(qū)表項(xiàng)，該灌區(qū)表項(xiàng)的坐標(biāo)等于發(fā)布消息中的坐標(biāo)；

37、如果所述灌區(qū)表項(xiàng)二元組集合中存在二元組，該二元組系數(shù)不小于所述二元組集合中其他二元組系數(shù)，且存在位置表項(xiàng)，該位置表項(xiàng)節(jié)點(diǎn)id等于所述二元組節(jié)點(diǎn)id，所述工作無人機(jī)將自己采集的數(shù)據(jù)加入到該發(fā)布消息中的數(shù)據(jù)集合，將發(fā)布消息的節(jié)點(diǎn)id設(shè)置為所述二元組節(jié)點(diǎn)id，轉(zhuǎn)發(fā)該發(fā)布消息。

38、有益效果：本發(fā)明提供了一種基于無人機(jī)的灌區(qū)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，無人機(jī)通過本發(fā)明所提供的灌區(qū)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法能夠快速獲取灌區(qū)環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，例如濕度以及干旱程度，從而采取有效措施，確實(shí)農(nóng)作物健康生長(zhǎng)、以及農(nóng)作物生產(chǎn)的可持續(xù)性，具有廣泛的應(yīng)用前景。