大熊猫定位跟踪系统的解决方案Word文档下载推荐.docx
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本系统主要由GPS定位跟踪器、信息接收基站、GIS信息处理系统组成。
用于收集大熊猫个体位置信息,并通过后台GIS信息处理系统为研究人员在系统平台上显示大熊猫的活动路线、经停地点以及周围环境因素对大熊猫活动情况的影响程度等,供研究人员进一步研究大熊猫活动范围及活动模式。
本系统由大熊猫个体上的GPS定位跟踪器、大熊猫信息接收基站、数据传输链路设备以及数据中心的GIS信息综合管理处理系统组成。
一.1.1.1.1.3.3系统功能一.1.1.1.1.3.3.1GPS定位跟踪器
GPS定位跟踪器,用于标识监控物,并反馈被监控物的反馈,根据大熊猫的实际情况,采取GPS颈圈的形式。
大熊猫个体携带的定位跟踪器是本系统获取数据的源头,决定了系统的成败。
由于大熊猫野化培训的环境及本项目需要在较长期持续采集数据,因此需要保证大熊猫个体携带设备能在各种复杂环境下长期稳定的工作。
组成
定位跟踪器应由GPS定位模块、数据存储传输模块、供电模块以及控制模块组成。
其中GPS模块负责实现地理位置信息的获取功能;
数据存储模传输块用于存储GPS定位模块信息并实现数据存储模块中数据的传输功能;
供电模块为监控器提供电力能源;
控制模块负责管理其他各模块的工作模式。
具体结构如下:
GPS定位模块:
采用GPS(GlobalPositioningSystem,全球定位系统)实现。
GPS是一种基于人造卫星定位技术的系统,具体而言,其是美国具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
随着全球定位系统的不断改进,硬、软件的不断完善,应用领域正在不断地开拓,目前已遍及国民经济各种部门,并开始逐步深入人们的日常生活。
GPS具有以下特点:
(1)全球,全天候工作。
(2)能为用户提供连续,实时的三维位置,三维速度和精密时间。
(3)不受天气的影响。
定位精度高,单机定位精度优于10米,采用差分定位,精度可达厘米级和毫米级。
(4)功能多,应用广。
GPS具有电子罗盘、测速、测高、测面积、测距、测经纬度、自动画出运行轨迹、导航等功能。
数据存储传输模块:
采用闪存技术实现相关监控数据的存储,采用ISM频段工作频率的无线传输方式,通过定向接收方式传输数据回中心处理机。
供电模块:
选用大容量锂电池。
控制模块:
具备计时和定时功能,实现对于各个模块的控制,并对用户提供设定接口。
定位跟踪器具备防水防腐蚀等特性,封装形式为异形环带式,以便于安装在大熊猫个体上。
为保证定位跟踪器的小型化和长时间工作,考虑每天定位4次。
定位跟踪器的应进行小型化设计,其将有利于大熊猫的佩戴,并且减小对大熊猫正常生活的影响程度。
定位跟踪器的环带部分建议具备开关装置,并可由控制模块进行管理,以实现定位跟踪器在超过一定时间(两年)后自动从大熊猫个体上脱落,从而减小对大熊猫正常生活的影响,以增强熊猫在野外的生存能力。
为保护熊猫的安全,颈圈在设计时,当遇到特殊情况时,比如颈圈被树枝挂住,熊猫被钩住,挣扎过程中超过熊猫的承受重量时能自动断裂。
技术参数
●GPS定位精度:
<10米
●无线发射工作频率:
400—440MHz
●低电压报警阀值:
≤3.1V
●供电方式:
一次性锂电池
●电池工作时间:
≥2年
●定位次数:
≥4次/天
●数据发射次数:
●工作环境:
温度-30~70℃,湿度:
5%~95%
●电磁防护性:
符合GJB151A-1997中RE102、RS103的要求
●发射天线:
柔性天线
●外壳:
真皮环状
●外壳断裂拉伸力:
125Kg
●外壳防护性:
IP65
●整体重量:
≤200g
技术实现
由于大熊猫野化培训的环境及本项目需要在较长期持续采集数据,因此要保证大熊猫个体携带设备能在各种复杂环境下长期稳定的工作。
GPS定位跟踪器设计设计时需要遵从下列几个要素:
(1)采用扁带状的真皮项圈,设计承重125KG,保证在超过设计承重重量时能够断裂。
(2)项圈的总体重量:
真皮项圈50g;
电池重量50g;
盒体50g;
GPS模块和发送模块(含天线)40g;
其他外围10g。
(3)项圈的供电有锂聚合物电池进行供电。
●射频工作频段设计
根据对熊猫的防护要求和山区射频传输特性及无线电频率管理模式,选用433MHzISM频段。
●外观设计
参照国外动物跟踪器技术,采用项圈式环形设计和真皮材质。
IP65的防护等级设计防护性。
如下图:
项圈总重量控制在200g以内。
●电源方案
选用锂聚合物电池较为适宜。
电池容量设计时需要依据下列几种工作状态:
睡眠模式、GPS定位模式、信息发送模式。
信息发送模式工作时,为了保证信息的传输距离和数据稳定,发射功率不应低于10dBm,所发射的信息少,发射时间控制在10秒以内。
睡眠电流:
90uA,长期连续工作
GPS定位电流:
38mA,每次工作时间47秒,每天工作4次
信息发射电流:
46mA,每次工作时间9秒,每天工作4次
要求整机工作时间不小于2年
电池容量=工作时间X(睡眠电流+GPS定位电流+信息发射电流)
电池容量=365天/年*2年(0.09mA*24h+38mA*47S/3600S*4+46mA*9S/3600S*4)
以上计算所得电池容量=3361mAh=3.361Ah
实际选用电池还要考虑锂电池的放电特性,所以选用电池要有一定冗余量,本GPS定位跟踪器选用4ah的锂电池作为供电电源。
●电磁特性设计
符合国军标GJB151A-1997中RE102、RS103的要求。
●尺寸设计
需要根据业主方提供的熊猫颈项尺寸统计数据,在一定范围内进行可调安装设计。
调节部份调节安装成功后,允许剪掉多余的调节带部分。
定位跟踪器(项圈)
一.名称:
定位跟踪器(项圈),熊猫携带
二.技术及功能要求
1.定位精度:
<
10米
2.频率:
不高于433MHZ
3.超过125Kg的重量时能自动断裂;
4.重量:
小于200g
5.工作时间:
两年以上
6.工作温度-30~70℃
7.要求提供详细设计方案
8.每天不少于定位4次,发送4次
9.防水、防震
10.电磁干扰性:
满足GJB151A-1997中RE102的要求;
11.电磁敏感性:
满足GJB151A-1997中RS103的要求;
12.低电压报警功能
13.工作湿度:
5%~95%
三.定制开发
个
10
高增益天线
二.技术及功能要求:
1.驻波比:
≤2
2.增益:
不小于20dB
3.要求提供详细设计方案
4.天线形式:
反射面天线
5.口径:
3m
面
32
信息接收系统(基站)
信息接收系统(基站),对天线
实现阵列处理、低噪放大、数据处理等
套
4
1.接收灵敏度小于-118dBm。
2.接收距离
大于5Km。
3.整机质保不低于3年。
4.电源
要求:
24V。
5.要
求提供详细设计方案。
6.工作功耗小于
15W。
数字电台
1.工作频率:
220~240MHz。
2.传输速率:
大于等于19200bps。
3.工作方式:
支持单工,半双工,全双工等方
式,话音和数据兼容,提供对讲通话。
4.传输距离:
30公里以上(开阔无阻挡)。
5.物理接口:
标准RS-232,通信速率可从
300到38400bps可调,完全透明传输。
6.系统结构:
支持点对点,点对多点传输,
一级或多级中转组网。
7.调制方式:
CPFSK。
8.信道间隔:
12.5KHz/25KHz。
9.发射功率:
100mW~5W连续可调。
10.误码灵敏度:
-111dBm以上(误码率BER
台
8
≤10E-6)。
11.收发转换时间:
3ms。
12.工作温度:
-20℃~+60℃,工作时:
-
20℃~+70℃。
13.相对湿度:
95%,40℃,无冷凝。
14.支持220V交流供电/24V直流电源。
15.提供投标产品的技术白皮书;
16.其他必须的配套设备、材料安装及材料价综合考虑。
(注:
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