Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Design and evaluation of an adaptive dairy cow indoor positioning system: A study of the trade-off between position accuracy and energy consumption in mobile units with extreme battery life
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Design och utvärdering av ett adaptivt inomhuspositioneringssystem för mjölkkor (Swedish)
Abstract [en]

With growing farm sizes, increasing work load, and increasing social and legislative demands for loose housing, health monitoring of farm animals is playing a bigger role for farmers worldwide. A type of information that can be used to determine the health status of dairy cows is positional data. However, since dairy cows spend a lot of time indoors in protection from various weather conditions or to perform other activities, GPS solutions are not sufficient. Moreover, the devices that the dairy cows carry must have a long battery life in order to avoid frequent system maintenance. This thesis researches possible system solutions to enable indoor positioning of dairycows within loose housed freestall barns. The proposed system configuration is then optimized in terms of energy consumption, and the trade-off between dynamic energy consumption and position accuracy is investigated. Previous research has focused on one or the other, and the development of systems with extreme battery life has not been a priority. The proposed system uses a proprietary 433MHz radio frequency band to estimate the dairy cows’ positions, and accelerometer data to adaptively alter estimation frequency to minimize energy consumption. After the optimization process, the proposed system is shown to have a battery life of at least two years with an accuracy of approximately 7–8m and a precision of 11–12 mutilizing four anchor nodes in an experimental barn. The theorized correlation of the position accuracy and energy consumption could not be found.

Keywords: indoor positioning, dairy cows, weighted non-linear least squares, energyconsumption, agriculture, system design, optimization, positioning accuracy, Sub GHzradio, battery life

Abstract [sv]

Med växande gårdsstorlekar, ökande arbetsbelastning, påtryckningar från samhället och lagstiftning för lösdrift, gör att hälsoövervakning av gårdsdjur spelar en större roll för jordbrukare världen över. En typ av information som kan användas för att bestämma mjölkkors hälsa är positioneringsdata. Eftersom mjölkkor spenderar mycket tid inomhus för att skyddas mot väder, eller för att utföra andra aktiviteter, så lämpar sig inte lösningar baserade på GPS. Utöver det så krävs det att enheterna som korna bär med sig har en lång batteritid för att undvika frekventa systemunderhåll. Den här masteruppsatsen undersöker potentiella systemlösningar för att möjliggöra inomhuspositionering av mjölkkor i lösdriftsladugårdar. Den valda konfigurationen är sedan optimerad med avseende på energikonsumtion. Därefter undersöks förhållandet mellan dynamisk energikonsumtion och lokaliseringsnoggrannhet, tidigare forskning har fokuserat på antingen eller. Utvecklingen av system med lång livslängd har inte heller varit en prioritet. Det föreslagna systemet använder sig utav proprietära radiotekniker på 433MHz-bandet för att skatta mjölkkornas position. Dessutom används accelerometerdata till att adaptivt justera skattningsfrekvensen för att minimera energikonsumtion. Efter optimeringsprocessen har det föreslagna systemet en batteritid på minst två år, med en noggrannhet på ungefär 7–8m och en precision på 11–12m, när endast fyra ankarnoder användes i en experimentladugård. Den teoretiserade korrelationen mellan lokaliseringsnoggrannhet och energikonsumtion kunde ej påvisas. Nyckelord: inomhuspositionering, mjölkkor, viktad icke-linjär minstakvadratmetod,energikonsumtion, jordbruk, systemdesign, optimering, lokaliseringsnoggrannhet, SubGHz radio, batteritid

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 114 p.
Series
, MMK 2016:109 MDA 535
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-190203OAI: oai:DiVA.org:kth-190203DiVA: diva2:952094
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-08-11 Created: 2016-08-11 Last updated: 2016-08-11Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3211 kB)71 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3211 kBChecksum SHA-512
7b9fb41d49b5a5fa23cd8d38ee1447e2265d2f62a26382023e96dd66c5b4794c985e38d5ebdcc563052931b5e2b1b7e8dd180d8316407f4cbf35330ea110ffa8
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 71 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 109 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link