一种无边界样地标定方法及系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102621523 A (43)申请公布日 2012.08.01 CN 102621523 A *CN102621523A* (21)申请号 201210101558.X (22)申请日 2012.04.09 G01S 5/02(2010.01) G01B 15/00(2006.01) (71)申请人 北京林业大学 地址 100083 北京市海淀区清华东路 35 号 (72)发明人 陈瑜 余新晓 谷建才 谷陆生 张立玲 (74)专利代理机构 北京元本知识产权代理事务 所 11308 代理人 秦力军 (54) 发明名称 一种无边界样地标定方法及系统 (57) 摘要 本发。

2、明公开了一种无边界样地标定方法及系 统， 所述方法包括 ： A) 在被测样地中设置多个锚 节点， 并确定其位置 ； B) 将一个定位节点放置在 被测目标处 ； C) 中央处理模块通过控制所述定位 节点与所述多个锚节点进行射频通信， 得到所述 定位节点与所述多个锚节点间的多个距离数据 ； D) 中央处理模块利用所述多个距离数据和所述 多个锚节点的位置数据， 计算所述定位节点的位 置 ； E) 重复步骤 B) 至步骤 D)， 得到其他多个定位 节点位置， 并利用得到的所述多个定位节点位置， 确定被测样地面积及被测样地中被测目标密度。 本发明能够实现被测目标的快速定位， 提高了被 测目标的位置测量效。

3、率和测量准确度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 3 页 1/2 页 2 1. 一种无边界样地标定方法， 其特征在于， 包括 ： A) 在被测样地中设置多个锚节点， 并确定其位置 ； B) 将一个定位节点放置在被测目标处 ； C) 中央处理模块通过控制所述定位节点与所述多个锚节点进行射频通信， 得到所述定 位节点与所述多个锚节点间的多个距离数据 ； D) 中央处理模块利用所述多个距离数据和所述多个锚节点的位置数据， 计算所述定位 节点的位置 ； E)重。

4、复步骤B)至步骤D)， 得到其他多个定位节点位置， 并利用得到的所述多个定位节 点位置， 确定被测样地面积及被测样地中被测目标密度。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 C) 包括 ： 中央处理模块通过控制所述定位节点向所述多个锚节点发送定位数据包和接收所述 多个锚节点响应所述定位数据包的响应数据包， 获取所述定位数据包和所述响应数据包的 发送时间和接收时间， 并利用所述发送时间和所述接收时间， 计算所述定位节点与所述多 个锚节点间的多个距离数据。 3. 根据权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 所述定位数据包和所述响应数据包的发 送时间和接收时间的获取步骤具体为。

5、 ： 定位节点向锚节点发送定位数据包， 生成并保存所述定位数据包的发送时间戳 T1 ； 锚节点接收所述定位数据包， 生成并保存所述定位数据包的接收时间戳 T2， 并向所述 定位节点发送响应数据包 ； 定位节点接收所述响应数据包， 生成并保存所述响应数据包的接收时间 T4 ； 解析所述响应数据包， 提取所述响应数据包的发送时间戳 T3 和所述定位数据包的接 收时间戳 T2 ； 定位节点将所述时间戳 T1、 T2、 T3 和 T4 发送至中央处理模块， 以供中央处理模块计算 定位节点与每个锚节点间的距离数据。 4. 根据权利要求 3 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 C) 还包括距离数据校准步。

6、骤 ： 中央处理模块利用预先确定的每个锚节点的距离校准参数， 校准所述定位节点到每个 锚节点的距离数据， 得到校准的多个距离数据。 5. 根据权利要求 4 所述的方法， 其特征在于， 所述每个锚节点的距离校准参数的确定 步骤包括 ： 执行所述步骤 B) 前， 将一个定位节点依次放置在多个已知位置处， 通过控制所述定位 节点与每个锚节点进行射频通信， 依次得到所述多个已知位置与所述每个锚节点间的多个 测量距离数据 ； 根据所述多个已知位置数据和每个锚节点的位置数据， 确定所述多个已知位置与每个 锚节点的多个实际距离数据 ； 利用所述多个测量距离数据和所述多个实际距离数据， 计算每个锚节点的包含比。

7、例参 数和偏置参数的距离校准参数， 以便矫正通过射频通信测量的放置在被测目标处的定位节 点与所述锚节点间的距离数据。 6. 根据权利要求 4 或 5 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 D) 具体为 ： 中央处理模块利用所述校准的多个距离数据和所述多个锚节点的位置数据， 计算定位 权 利 要 求 书 CN 102621523 A 2 2/2 页 3 节点的位置数据并保存。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述步骤E)中， 所述被测样地面积的确定 步骤包括 ： 中央处理模块根据所述多个定位节点位置数据， 确定被测样地中的边缘定位节点位 置， 并将所述多个边缘定位节点位置连接后形成。

8、的封闭区域作为被测样地面积 ； 根据所述边缘定位节点位置数据， 计算被测样地面积。 8.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述步骤E)中， 所述被测目标密度的确定 步骤包括 ： 中央处理模块根据所述多个定位节点位置数据， 确定所述被测样地中的被测目标数 目 ； 根据所述被测目标数目和所述被测样地面积， 得到被测样地中的被测目标密度。 9. 一种无边界样地标定系统， 其特征在于， 包括 ： 在被测样地中设置的已确定位置的多个锚节点 ； 放置在被测目标处的定位节点 ； 中央处理模块， 用于通过控制所述定位节点与所述多个锚节点进行射频通信， 得到所 述定位节点与所述多个锚节点间的多个距离数据。

9、， 并利用所述多个距离数据和所述多个锚 节点的位置数据， 计算所述定位节点的位置 ； 其中， 中央处理模块通过将定位节点放置在其它被测目标处， 得到其它多个定位节点 位置， 并利用得到的所述多个定位节点位置， 确定被测样地面积及被测样地中被测目标密 度。 10. 根据权利要求 9 所述的系统， 其特征在于， 所述中央处理模块利用预先确定的距离 校准参数， 校准所述定位节点到所述多个锚节点的所述多个距离数据， 并利用所述校准的 多个距离数据和所述多个锚节点的位置数据， 确定定位节点的位置。 权 利 要 求 书 CN 102621523 A 3 1/8 页 4 一种无边界样地标定方法及系统 技术领。

10、域 0001 本发明涉及林业中一种无边界样地标定方法及相关的系统。 背景技术 0002 林业调查中， 样地定标是一种常用手段， 用于测定并统计一块被测样地中的植株 分布等情况。 传统样地定标方法是通过人工在样地中打标并依次人工测量样地中各个目标 的距离， 从而得到各个目标的位置等信息。 0003 传统定标方法由于完全通过人工完成， 因此在效率以及测量精度等方面存在不 足， 通常每次测量需要大量时间与人力。 0004 传统定标方法由于人工的限制， 被测样地的区域需要预先设定好， 即被测样地通 常只能选择规则形状， 一般选用圆形或矩形等规则形状， 而无法对不规则形状的被测样地 进行标定。 0005。

11、 因此， 传统样地定标方法存在速度慢， 效率低， 灵活性差等缺点。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种无边界样地标定方法及系统， 能更好地解决大范围不 规则被测样地中的被测目标位置的快速定位问题。 0007 根据本发明的一个方面， 提供的一种无边界样地标定方法包括 ： 0008 A) 在被测样地中设置多个锚节点， 并确定其位置 ； 0009 B) 将一个定位节点放置在被测目标处 ； 0010 C) 中央处理模块通过控制所述定位节点与所述多个锚节点进行射频通信， 得到所 述定位节点与所述多个锚节点间的多个距离数据 ； 0011 D) 中央处理模块利用所述多个距离数据和所述多个锚节点的位。

12、置数据， 计算所述 定位节点的位置 ； 0012 E)重复步骤B)至步骤D)， 得到其他多个定位节点位置， 并利用得到的所述多个定 位节点位置， 确定被测样地面积及被测样地中被测目标密度。 0013 优选地， 所述步骤 C) 包括 ： 0014 中央处理模块通过控制所述定位节点向所述多个锚节点发送定位数据包和接收 所述多个锚节点响应所述定位数据包的响应数据包， 获取所述定位数据包和所述响应数据 包的发送时间和接收时间， 并利用所述发送时间和所述接收时间， 计算所述定位节点与所 述多个锚节点间的多个距离数据。 0015 优选地， 所述定位数据包和所述响应数据包的发送时间和接收时间的获取步骤具 体。

13、为 ： 0016 定位节点向锚节点发送定位数据包， 生成并保存所述定位数据包的发送时间戳 T1 ； 0017 锚节点接收所述定位数据包， 生成并保存所述定位数据包的接收时间戳 T2， 并向 说 明 书 CN 102621523 A 4 2/8 页 5 所述定位节点发送响应数据包 ； 0018 定位节点接收所述响应数据包， 生成并保存所述响应数据包的接收时间 T4 ； 0019 解析所述响应数据包， 提取所述响应数据包的发送时间戳 T3 和所述定位数据包 的接收时间戳 T2 ； 0020 定位节点将所述时间戳 T1、 T2、 T3 和 T4 发送至中央处理模块， 以供中央处理模块 计算定位节点与。

14、每个锚节点间的距离数据。 0021 优选地， 所述步骤 C) 还包括距离数据校准步骤 ： 0022 中央处理模块利用预先确定的每个锚节点的距离校准参数， 校准所述定位节点到 每个锚节点的距离数据， 得到校准的多个距离数据。 0023 优选地， 所述每个锚节点的距离校准参数的确定步骤包括 ： 0024 执行所述步骤 B) 前， 将一个定位节点依次放置在多个已知位置处， 通过控制所述 定位节点与每个锚节点进行射频通信， 依次得到所述多个已知位置与所述每个锚节点间的 多个测量距离数据 ； 0025 根据所述多个已知位置数据和每个锚节点的位置数据， 确定所述多个已知位置与 每个锚节点的多个实际距离数据。

15、 ； 0026 利用所述多个测量距离数据和所述多个实际距离数据， 计算每个锚节点的包含比 例参数和偏置参数的距离校准参数， 以便矫正通过射频通信测量的放置在被测目标处的定 位节点与所述锚节点间的距离数据。 0027 优选地， 所述步骤 D) 具体为 ： 0028 中央处理模块利用所述校准的多个距离数据和所述多个锚节点的位置数据， 计算 定位节点的位置数据并保存。 0029 优选地， 所述步骤 E) 中， 所述被测样地面积的确定步骤包括 ： 0030 中央处理模块根据所述多个定位节点位置数据， 确定被测样地中的边缘定位节点 位置， 并将所述多个边缘定位节点位置连接后形成的封闭区域作为被测样地面积。

16、 ； 0031 根据所述边缘定位节点位置数据， 计算被测样地面积。 0032 优选地， 所述步骤 E) 中， 所述被测目标密度的确定步骤包括 ： 0033 中央处理模块根据所述多个定位节点位置数据， 确定所述被测样地中的被测目标 数目 ； 0034 根据所述被测目标数目和所述被测样地面积， 得到被测样地中的被测目标密度。 0035 根据本发明的另一方面， 提供的一种无边界样地标定系统包括 ： 0036 在被测样地中设置的已确定位置的多个锚节点 ； 0037 放置在被测目标处的定位节点 ； 0038 中央处理模块， 用于通过控制所述定位节点与所述多个锚节点进行射频通信， 得 到所述定位节点与所述。

17、多个锚节点间的多个距离数据， 并利用所述多个距离数据和所述多 个锚节点的位置数据， 计算所述定位节点的位置 ； 0039 其中， 中央处理模块通过将定位节点放置在其它被测目标处， 得到其他多个定位 节点位置， 并利用得到的所述多个定位节点位置， 确定被测样地面积及被测样地中被测目 标密度。 0040 优选地， 所述中央处理模块利用预先确定的距离校准参数， 校准所述定位节点到 说 明 书 CN 102621523 A 5 3/8 页 6 所述多个锚节点的所述多个距离数据， 并利用所述校准的多个距离数据和所述多个锚节点 的位置数据， 确定定位节点的位置。 0041 与现有技术相比较， 本发明的有益。

18、效果在于 ： 本发明能够实现大范围不规则被测 样地的标定， 具有标定速度快、 效率高、 灵活性好的特点。 附图说明 0042 图 1 是本发明实施例提供的无边界样地标定方法原理图 ； 0043 图 2 是本发明实施例提供的无边界样地标定方法流程图 ； 0044 图 3 是本发明实施例提供的被测样地面积和被测目标密度的算法流程图 ； 0045 图 4 是本发明实施例提供的无边界样地中锚节点和被测目标的位置示意图 ； 0046 图 5 是本发明实施例提供的无边界样地标定系统结构图。 具体实施方式 0047 以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明， 应当理解， 以下所说明的优 选实施例仅用于说。

19、明和解释本发明， 并不用于限定本发明。 0048 为实现对大范围内的被测目标进行快速定位， 本发明使用了基于 CSS(Chirp Sequence Spread， 线性调频扩展 ) 的无线定位技术， 其具有发射功率低和抗干扰能力强的 优点， 能够满足林业复杂环境下的定位需求。本发明通过直接测量定位节点到各个锚节点 的距离， 计算定位节点的位置， 也就是说， 将定位节点置于被测目标处， 即可测量被测目标 的位置， 单次定位时间小于 1s， 且可以直接生成数据并存储， 因此在测量速度上远优于人工 定标方法。 0049 图 1 是本发明实施例提供的无边界样地标定方法原理图， 如图 1 所示， 包括 。

20、： 0050 步骤 S101、 将多个锚节点布置在被测样地中的适当位置， 并测量多个锚节点的准 确位置。 0051 步骤 S102、 将一个定位节点放置在被测目标处， 以便进行位置测量。 0052 进一步地， 执行所述步骤 B) 前， 将一个定位节点依次放置在多个已知位置处， 通 过控制所述定位节点与每个锚节点进行射频通信， 依次得到所述多个已知位置与所述每个 锚节点间的多个测量距离数据 ； 0053 根据所述多个已知位置数据和每个锚节点的位置数据， 确定所述多个已知位置与 每个锚节点的多个实际距离数据 ； 0054 利用所述多个测量距离数据和所述多个实际距离数据， 计算每个锚节点的包含比 例。

21、参数和偏置参数的距离校准参数， 以便矫正通过射频通信测量的放置在被测目标处的定 位节点与所述锚节点间的距离数据。 0055 步骤 S103、 中央处理模块通过控制所述定位节点与所述多个锚节点进行射频通 信， 得到所述定位节点与所述多个锚节点间的多个距离数据。 0056 进一步地， 中央处理模块通过控制所述定位节点向所述多个锚节点发送定位数据 包和接收所述多个锚节点响应所述定位数据包的响应数据包， 获取所述定位数据包和所述 响应数据包的发送时间和接收时间， 并利用所述发送时间和所述接收时间， 计算所述定位 节点与所述多个锚节点间的多个距离数据。 具体地说， 定位节点向锚节点发送定位数据包， 说 。

22、明 书 CN 102621523 A 6 4/8 页 7 生成并保存所述定位数据包的发送时间戳 T1 ； 锚节点接收所述定位数据包， 生成并保存所 述定位数据包的接收时间戳 T2， 并向所述定位节点发送响应数据包 ； 定位节点接收所述响 应数据包， 生成并保存所述响应数据包的接收时间 T4 ； 解析所述响应数据包， 提取所述响 应数据包的发送时间戳 T3 和所述定位数据包的接收时间戳 T2 ； 根据所述时间戳 T1、 T2、 T3 和 T4， 确定定位节点与每个锚节点间的距离数据。进一步地， 为提供测量准确度， 可以将定 位节点依次置于一个被测目标周围的不同方位， 并分别测量位置信息。 005。

23、7 进一步地， 中央处理模块利用预先确定的每个锚节点的距离校准参数， 校准所述 定位节点到每个锚节点的距离数据， 得到校准的多个距离数据。 0058 步骤 S104、 中央处理模块利用所述多个距离数据和所述多个锚节点的位置数据， 计算所述定位节点的位置， 并记录所述定位节点的位置数据。 0059 进一步地， 中央处理模块利用所述校准的多个距离数据和所述多个锚节点的位置 数据， 计算定位节点的位置数据。 0060 步骤 S105、 重复步骤 S102 至步骤 S104， 得到其他多个定位节点位置， 以便利用得 到的所述多个定位节点位置， 确定被测样地面积及被测样地中被测目标密度。 0061 具体。

24、地说， 中央处理模块根据所述多个定位节点位置数据， 确定被测样地中的边 缘定位节点位置， 并将所述多个边缘定位节点位置连接后形成的封闭区域作为被测样地的 面积 ； 根据所述边缘定位节点位置数据， 计算被测样地面积。 中央处理模块根据所述多个定 位节点位置数据， 确定所述被测样地中的被测目标数目 ； 根据所述被测目标数目和所述被 测样地面积， 得到被测样地中的被测目标密度。 0062 图2是本发明实施例提供的无边界样地标定方法流程图， 如图2所示， 包括以下步 骤 ： 0063 步骤 S201、 布置用于参考的多个锚节点， 将所述多个锚节点固定在被测样地中的 合适位置， 并测量锚节点的位置。 0。

25、064 放置锚节点时尽量将锚节点放置在通信良好的位置， 使其处于适宜的通信环境， 并且锚节点之间尽量分散， 以提高测量的准确度。 0065 测量锚节点的位置时， 可以使用传统定标方法， 即在林业样地定标中采用皮尺等 工具直接测量位置的方法。 具体地说， 首先在被测样地边缘确定两条垂直基准线， 形成坐标 轴， 然后使用皮尺等工具测量锚节点所在位置到两个基准线的距离 x 和 y， 即为坐标中锚节 点的位置数据 (x， y)。 0066 进一步地， 还可以根据测量的位置数据， 得到锚节点间的距离， 以便提供更多的校 准数据供系统校准使用。 0067 步骤 S202、 启动系统并进行初始化， 输入测量。

26、的多个锚节点的多个位置数据并进 行锚节点之间的校准， 初始化距离校准参数 ( 测量相关参数 )， 使系统进入正常工作状态。 0068 步骤 S203、 锚节点定位校准。 0069 在被测样地中选取多个位置， 并使用传统方法进行位置测量， 将一个定位节点依 次置于所述多个已知位置， 中央处理模块通过所述定位节点建立与每个锚节点之间的无线 通信， 并得到所述定位节点依次所在的所述多个已知位置与每个锚节点之间的多个测量距 离数据。 将所述多个已知位置数据和所述每个锚节点位置数据输入至中央处理模块进行处 理， 得到所述多个已知位置数据与所述每个锚节点的实际距离数据。根据所述多个实际距 说 明 书 CN。

27、 102621523 A 7 5/8 页 8 离数据与所述多个测量距离数据， 校准系统中的距离校准参数， 用于在后续测量中修正测 量结果， 提高测量精度。若校准点较少， 可以使用线性校准， 校准数据包括测量距离与实际 距离的比例参数与偏置参数两部分参数， 若校准点较多， 可以将校准数据建立一个查找表， 测距时使用最近的几个校准点的数据按照线性校准的方法进行校准。 0070 步骤 S204、 测量各个被测目标位置及其他信息， 并记录数据。 0071 在进行被测目标位置测量时， 将定位节点置于被测目标处， 中央处理模块通过控 制定位节点获得定位节点与多个锚节点的多个距离数据， 并利用所述多个距离数。

28、据和所述 多个锚节点位置数据， 计算得到当前定位节点的位置数据， 其计算方法与 GPS 定位算法类 似。 为了达到较高的测量精度， 可以对同一被测目标进行多次重复测量， 即将定位节点依次 置于被测目标的周围不同方位， 并分别测量定位节点位置数据。 0072 为保证测量的准确性， 可以将中央处理模块所连接的定位节点置于较适宜的位 置。 也就是说定位节点的位置要与被测目标接近， 同时要保证与各个锚节点进行有效通信， 最好能够与三个以上的锚节点处于可视状态。 0073 进一步地， 中央处理模块在其存储设备中存储所述定位节点位置数据， 并通过人 机接口显示在人机交互界面上。 此外， 还可以存储被测目标。

29、的其他信息， 例如林业上测量的 树木的种类， 高度， 胸径等数据。 0074 步骤 S205、 导出测量的数据。 0075 原始数据采集结束后， 可以通过可移动存储设备或者接口将数据从中央处理模块 的存储设备导出至 PC 等设备， 以便进行后期数据处理。 0076 步骤 S206、 后期数据处理。 0077 使用 PC 中的相应软件对数据进行处理， 得到最终需要的分析结果。 0078 需要注意的是， 中央处理模块也可以对其存储的数据进行相应的数据处理， 得到 需要的分析结果。 0079 图 3 是本发明实施例提供的被测样地面积和被测目标密度的算法流程图， 如图 3 所示， 进行后期数据处理并得。

30、到分析结果的具体过程如下 ： 0080 步骤 S301、 原始数据采集结束后， 可以将中央处理模块存储的数据导出至 PC 机， 进行后期数据处理， 也可以直接在中央处理模块上进行数据处理。 0081 步骤 S302、 根据多个定位节点位置数据， 找到处于最外围的边缘定位节点位置 ( 边缘被测目标所在位置 )。 0082 步骤 S303、 将处于最外围处的边缘定位节点位置依次连接， 得到封闭区域， 作为被 测样地的边界， 并计算被测样地的面积。 0083 步骤 S304、 对被测样地中的被测目标进行计数， 将处于边界上的被测目标记为 0.5， 以去除边界效应。 0084 步骤 S305、 使用得。

31、到的被测样地面积以及被测目标数目等数据， 得到被测样地的 被测目标密度。 0085 步骤 S306、 根据所需研究的具体情况进行其它数据处理分析工作。 0086 图 4 是本发明实施例提供的无边界样地中锚节点和被测目标的位置示意图， 如图 4 所示。在一块被测样地上有多个被测目标 ( 如树木 ) 需要测量， 编号分别为 1 8。 0087 测量被测目标位置前， 将若干多个锚节点布置在被测样地周围适于通信的位置， 说 明 书 CN 102621523 A 8 6/8 页 9 如图 A、 B、 C 三个位置 ( 也可布置更多锚节点 )， 使用传统方法测量锚节点的位置， 并将定位 节点放置在已知位置。

32、处， 以便启动中央处理模块和各个锚节点后， 中央处理模块能够通过 定位节点与各个锚节点建立通信链接。 0088 对于一个锚节点， 通过控制定位节点与所述锚节点进行射频通信， 能够得到所述 定位节点所在的已知位置与所述锚节点的一个测量距离数据， 同理， 将定位节点依次放置 到其它已知位置， 能够得到其它已知位置与所述锚节点间的其它多个测量距离数据。将所 述锚节点位置数据和所述多个已知位置数据输入中央处理模块中， 能够计算得到所述多个 已知位置到与所述锚节点的多个实际距离数据。 利用所述多个测量距离数据和所述多个实 际距离数据， 可计算校准所需的所述锚节点的距离校准参数， 以供后续测量距离时校准测。

33、 量结果。例如， 第一次校准时， 将定位节点放置在第一已知位置处， 所述定位节点 ( 即第一 已知位置处 ) 距锚节点 1 的实际距离是 19m， 测量到的是 20m， 第二次校准时， 将所述定位节 点放置在第二已知位置处， 所述定位节点 ( 即第二已知位置处 ) 距锚节点 1 的实际距离是 28m， 测量到的是 30m， 如果假设 D( 实际 ) k*D( 测量 )+a， 其中 D( 实际 ) 是通过锚节点和 定位节点的已知位置数据计算得到的实际距离， D( 测量 ) 是通过射频通信无线测距测量得 到的测量距离， k 是比例参数， 和 a 是偏置参数， 则可以计算得到用于距离校准的两个参数 。

34、k 0.9， a -1。因此， 在测量被测目标的位置时， 只需根据公式 D( 实际 ) 0.9*D( 测 量 )-1， 以及通过射频通信得到测量距离数据， 即可得到校准后的距离数据。 0089 测量被测目标位置时， 将定位节点放置于被测目标处， 即将定位节点分别置于图 中所示18的位置， 中央处理模块通过控制定位节点与多个锚节点进行射频通信， 计算定 位节点与所述多个锚节点的距离数据， 从而计算定位节点的位置数据， 并记录所述位置数 据。 为了提高测量精度， 可以将定位节点依次置于被测目标的周围不同方位， 并分别测量位 置信息。中央处理模块将得到的定位节点位置数据连同其他的数据 ( 如种类， 。

35、高度等 ) 存 储在其存储设备中， 完成数据采集。 0090 进行数据分析时， 首先根据定位节点位置数据， 确定位于被测样地最外围的边缘 定位节点位置， 并将所述多个边缘定位节点位置进行连接， 得到被测样地的边界， 连接后形 成的封闭区域作为被测样地的面积， 如图中定位节点位置 ( 被测目标 )1、 2、 5、 7、 8 连接形 成的被测样地的边界， 所述边界内的封闭区域为被测样地的面积。最外围的被测目标可以 使用手工确定， 也可以使用程序自动确定， 边界确定的原则是， 如果两个被测目标之间的连 线使其余被测目标全部分布在连线的同一侧， 则这两个被测目标位于被测样地边界， 例如 1 和 5 的。

36、连线， 使其余被测目标 2、 3、 4、 6、 7、 8 分布在连线的同一侧。 0091 在计算被测目标数目时， 将处于边界上的被测目标按 0.5 计算， 将处于边界内的 被测目标按 1 计算， 从而得到样地中的目标数量。如图所示， 记录到的被测目标共有 8 个， 其中1、 2、 5、 7、 8处于边界上， 其每个按0.5计算， 3、 4、 6处于边界内， 其每个按1计算， 因此， 所述被测样地内的被测目标数目即为5.5。 根据所述被测样地面积及其被测目标数目， 可以 计算得到被测目标在被测样地中的密度。 0092 同样地， 通过采集到的其它数据， 能够完成其它的数据分析任务。 0093 上述。

37、被测目标指被测样地中待测量的物体， 例如， 在林业中通常指被测样地中的 植被， 树木等。 0094 图5是本发明实施例提供的无边界样地标定系统结构图， 如图5所示， 包括多个锚 说 明 书 CN 102621523 A 9 7/8 页 10 节点 1、 定位节点 2 和中央处理模块 3。 0095 在被测样地中设置的已确定位置的所述多个锚节点 1， 用于为系统提供定位参考 坐标， 其每个包括 ： 0096 具有通信芯片的无线模块 11， 用于通信与定位， 内有用于使中央处理模块识别不 同锚节点的编码， 其中， 所述通信芯片使用 2.4GHz 频段射频信号进行通信 ； 0097 天线 12， 用。

38、于发射与接收射频信号 ； 0098 电源 13， 用于给电子器件提供电能。 0099 放置在被测目标处的定位节点 2， 用于测定被测目标的位置， 包括 ： 0100 具有通信芯片的无线模块 21， 用于与锚节点进行通信， 以便计算其与锚节点间的 距离数据， 其中， 所述通信芯片使用 2.4GHz 频段射频信号进行通信 ； 0101 天线 22， 用于发射与接收射频信号 ； 0102 通信接口 23， 用于与中央处理模块进行通信， 实现有线或无线数据传输， 即用于向 上位机传输数据 ； 0103 若所述定位节点 2 与所述中央处理模块 3 进行无线数据传输， 所述定位节点 2 还 包括用于为电子。

39、器件提供电能的电源。 0104 所述中央处理模块3， 用于通过控制所述定位节点2与所述多个锚节点1进行射频 通信， 得到所述定位节点2与所述多个锚节点1间的多个距离数据， 并利用所述多个距离数 据和所述多个锚节点 1 的位置数据， 计算所述定位节点 2 的位置。所述中央处理模块 3 包 括 ： 0105 连接定位节点 2 的主控制器 31， 用于控制定位节点与锚节点进行射频通信 ； 0106 存储设备 32， 用于存储数据 ； 0107 人机接口 33， 用于接收并显示用户输入命令 ； 0108 电源 34， 用于给电子器件提供电能。 。 0109 由于系统使用主控制器 31 进行控制， 测量。

40、的距离数据可以方便地进行转换以及 传输， 较传统方法的人工数据记录整理更加准确有效率。 0110 所述中央处理模块 3 通过与定位节点 2 通信， 控制其进行距离测量并获得数据进 行位置计算。也就是说， 所述中央处理模块 3 通过控制所述定位节点 2 进行射频通信， 得到 定位节点 2 与各个锚节点 1 之间的距离， 并通过已知的锚节点 1 的位置计算得到定位节点 2 的位置。具体地， 所述定位节点 2 与所述多个锚节点 1 之间使用 2.4GHz ISM 通用频段进 行无线通信， 每次传输的数据包中， 除了包含用户发送的数据用于通信之外， 还包含了时间 信息， 用于测量数据包从发射到接收的时。

41、间差。定位时， 所述定位节点 2 发送一个数据包至 锚节点 1， 锚节点 1 接收到后生成另外一个数据包发送回所述定位节点 2， 其中记录了数据 包收发的时间信息， 所述定位节点 2 接收到后就能够获得两次收发数据包所测量的一共四 个时间数据。所述中央处理模块 3 收到来自所述定位节点 2 的所述四个时间数据后， 利用 所述四个时间数据计算收发数据包之间的时间差， 从而计算得到所述定位节点 2 与锚节点 1 的距离数据。 0111 所述中央处理模块 3 利用预先确定的距离校准参数， 校准所述定位节点 2 到所述 多个锚节点 1 的所述多个距离数据， 并利用所述校准的多个距离数据和所述多个锚节点。

42、 1 的位置数据， 确定定位节点 2 的位置。 说 明 书 CN 102621523 A 10 8/8 页 11 0112 进一步地， 中央处理模块3通过将定位节点2放置在其它被测目标处， 得到其他多 个定位节点位置， 并利用得到的所述多个定位节点位置， 确定被测样地面积及被测样地中 被测目标密度。 具体地， 可以通过计算最外围被测目标所连接区域的面积， 得到被测样地面 积 ； 在被测目标计数中， 将处于边界上的被测目标按 0.5 计算， 处于边界内的被测目标按 1 计算， 从而得到被测目标数目， 用于后续所需的处理分析工作。 0113 进一步地， 中央处理模块3还可以将其存储设备32中的数据。

43、通过可移动存储设备 或者数据接口传至 PC 进行后期处理等工作。 0114 综上所述， 本发明具有以下技术效果 ： 0115 1、 本发明能够实现快速目标定位， 节省了测量时间， 提高了被测目标的位置测量 效率 ； 0116 2、 本发明的无边界样地标定系统实现了全过程数字化自动化， 提高测量人员的效 率与准确度 ； 0117 3、 本发明能够对任意形状的样地进行标定， 使样地标定不再局限于预先设定的规 则形状， 增加了样地定标的灵活性。 0118 尽管上文对本发明进行了详细说明， 但是本发明不限于此， 本技术领域技术人员 可以根据本发明的原理进行各种修改。 因此， 凡按照本发明原理所作的修改， 都应当理解为 落入本发明的保护范围。 说 明 书 CN 102621523 A 11 1/3 页 12 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102621523 A 12 2/3 页 13 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102621523 A 13 3/3 页 14 图 5 说 明 书 附 图 CN 102621523 A 14 。