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3 数据处理模块
3.1 数据转换
将以按时间划分的元数据，转换为以 RFID 进行划分的数据。数据采集模块采集到的元数据格式 Data1= {t1，long1， lati1，{{rfid1，rssi1｝， {rfid2，rssi2｝。｝｝。由于每项数据是以时间为主键进行的划分，不便于后期的数据分析处理，需要把数据转化为以 RFID 号为主键的划分。转化方法为遍历每个rssi和经 纬度数据。转换后格式为 Data= {rfid1， {rssi1，{long1，lati1｝，{rssi2，{long2，lati2｝，… …｝｝｝。
3.2 根据信号强度修正地理位置
装载于无人机上的 RFID 读卡器在一百多米的范围内扫描
RFID 卡，扫描范围R，扫描距离在地面的投影距离 L 和飞行高度高度 H 的关系是：
（1）假设无人机的飞行高度为 30 米， 读卡器的读卡范围是
150米，计算得到地面上的覆盖高度是146米。
由于 RFID 读卡器读卡距离过长， 定位精度不高。若采用缩短 RFID 读卡器读卡距离的方法提高精度， 则需要无人机在同一区域内扫描的路径更为密集。本系统使用信号强度 （RS- SI） 修正目标位置范围的方法来提高位置精度。
根据 RSSI和距离的公式：
（2）则
（3）其中：n 代表信号传播常量，d 代表距发射器间的距离; A 代表距离 1 m 时的接收信号强度。RSSI值会随着距离的增加按如式 （2） 递减。即RSSI的值越高，采集的位置数据越精确。于是对地理位置的作如下纠正：
1） 在每个 RFID 对应的所有经纬度数据中选择 RSSI值最大的经纬度作为采集经纬度。
2） 根据公式 （3），使用RSSI值计算真实经纬度与采集经纬度的偏移距离。
牲畜定位位置为经纬度加偏移距离。即牲畜位于以经纬度位置点为圆心，以偏移距离为半径的圆范围内。
4 数据显示模块
数据显示模块包括移动 App 客户端和服务器系统。App客户端除了使用本系统数据处理模块提供的牲畜地理位置数据 外，还使用了谷歌的离线数字地图。如图4， 用户可以在地图上查看到放养牲畜的地理位置点。利用地理位置数据等信息， 可以有效提高养殖户对牲畜的日常管理效率。
App客户端提供的功能包括：
1） 每个牲畜最新位置展示。
App提供的基本功能是请求保存在服务器端的牲畜位置数据。
2） 牲畜位置导航。
App配合蓝牙读卡器对牲畜进行精确定位。养殖人员携带手机 App和 RFID 阅读器，RFID 阅读器接收到附近的 RFID 标签信号，通过蓝牙在手机 APP 上显示， 从而提示使用者该RFID 的距离远近，使用者可以根据此提示方便找到目标位置。
图4 牧畜管理APP客户端
3） 基于位置数据的数据分析和查询服务。
提供每个牲畜和 RFID 设备间的绑定和解除绑定， 能够添加对应牲畜的种类、性别、生日等基本数据。
5 系统实验
5.1 实验方法
利用本系统对安徽省合肥市肥西县一大型养殖场散养的其中五十头羊进行定位实验。假定使用 GPS 测量的地理位置为实际位置。采用多次无人机巡航测量得到测量位置和 GPS 设备测量的位置作对比， 并分别求出误差值， 最终得出平均误差。
5.2 实验步骤
1） 把 RFID 读卡器、一个安卓手机绑在无人机上， 并设置好手机通过蓝牙可以连接 RFID 读卡器。
2）把每个 RFID 设备系在选定的羊的脖子上。
3） 把 GPS 设备同时系在带有 RFID 设备的那几只羊脖 子上;
把几只带有 RFID 的羊放回到羊群， 开启无人机执行预定轨道的巡航，无人机上的读卡器扫描到 RFID 设备， 通过蓝牙传输到无人机上的手机，手机通过4G 移动网络传输到后台服务器。
4） 无人机巡航几次求得当次待测羊群的测量位置值。
5） 把之前带测量的羊群设备换到另外一批羊群上， 重复做无人机巡航测量。
5.3 实验结果和分析
以下为无人机飞行一次测量值和实际值，数据全部使用东经和北纬。
通过5论测试之后， 得到通过本论文方法的测量误差为8.24 M。此误差对于放养牛羊等牲畜的定位， 具有实际使用价值。
实验结果表明，本文所设计的基于RFID 和无人机的畜牧定位系统所采集到的养只位置数据在理论位置估计范围内， 定位有较高的可靠性和精确度。
6 结 语
本文针对大规模放养牲畜的需求， 设计实现了基于 RFID和无人机的畜牧定位系统。重点研究了移动机器人的全覆盖路径规划和基于 RSSI的地理位置修正。实验结果表明该定位系统能以较低的成本价格解决养殖户在牲畜放养情况下出现的难以统计和容易走丢等问题，并且使用方便。
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