物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的位置信息價值性和戰(zhàn)略地位是非常高，一款物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如果沒有精準的定位功能，其他功能再強力也始終是美中不足的。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，包括汽車、物流、消費產(chǎn)品、保險、農(nóng)業(yè)、建筑等領(lǐng)域，尤其是一些資產(chǎn)跟蹤等的應(yīng)用，對地理位置解決方案的需求非常高。

LoRa便是物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)傳中熱點技術(shù)之一，今天澤耀科技便與大家聊一聊：作為窄寬帶無線技術(shù)，它是如何實現(xiàn)定位的？

1.關(guān)于LoRa

LoRa 是LPWAN通信技術(shù)中的一種，是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴頻技術(shù)的超遠距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的這種考慮方式，為用戶提供一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進而擴展傳感網(wǎng)絡(luò)。它為用戶提供一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、低功耗的無線通信手段。目前，LoRa主要在ISM頻段運行，主要包括433、868、915 MHz等。

LoRa擴頻

2.LoRa定位原理

作為一種窄帶無線技術(shù)，LoRa是使用到達時間差來實現(xiàn)地理定位的。注意從終端節(jié)點到服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸步驟，LoRa定位的前提是所有的基站或網(wǎng)關(guān)共享一個共同的時基。

當任何一個LoRaWAN終端設(shè)備發(fā)送一個數(shù)據(jù)包時，會被其所在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的所有網(wǎng)關(guān)接收，并且每個報文都將會報告給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。所有的網(wǎng)關(guān)都是一樣的，它們一直在所有信道上接收所有數(shù)據(jù)速率的信號。

因此LoRa終端設(shè)備上沒有開銷，它們不需要掃描和連接到特定的網(wǎng)關(guān)。傳感器被簡單地喚醒，發(fā)送數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的所有網(wǎng)關(guān)都可以接收它。

所有網(wǎng)關(guān)都會將接受到的相同數(shù)據(jù)包發(fā)到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，使用內(nèi)置于最新一代網(wǎng)關(guān)中的專用硬件和軟件捕獲高精度的到達時間。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端的算法比較到達時間、信號強度、信噪比和其他參數(shù)來計算終端節(jié)點的最可能的位置。

為了使地理位置更準確，至少需要三個網(wǎng)關(guān)接收數(shù)據(jù)包。更多網(wǎng)關(guān)、更密集的網(wǎng)絡(luò)會提高定位精度和容量。這是因為當更多的網(wǎng)關(guān)接收到相同的數(shù)據(jù)包時，服務(wù)器芥酸算法會得到更多信息，從而提高了地理位置精度。

3.LoRa定位的可控參數(shù)

頻率分集：通過在所有可用信道上重復發(fā)送一條消息，平均來看地理位置結(jié)果有50％的改善。 一個工作在8通道網(wǎng)絡(luò)上的靜態(tài)終端節(jié)點在8個不同信道上發(fā)送8個數(shù)據(jù)包后，那么其結(jié)果將提高50％。

部署網(wǎng)關(guān)網(wǎng)格的形狀。網(wǎng)關(guān)部署網(wǎng)格的影響約為25％。 一個長的細網(wǎng)格將比一個方格網(wǎng)格差25％。因此，網(wǎng)絡(luò)部署應(yīng)盡可能側(cè)重于以方形模式部署網(wǎng)關(guān)。

網(wǎng)關(guān)分集：?超過6個網(wǎng)關(guān)，地理位置改善開始變得不明顯。 3到4個網(wǎng)關(guān)，大概有25％的改善，超過4個網(wǎng)關(guān)地理位置改善開始減少。

天線分集對最弱的信號影響最大。當設(shè)備在3個網(wǎng)關(guān)上處于接收良好的位置，增加一個弱的第四個網(wǎng)關(guān)，天線分集通常會改變在第四個網(wǎng)關(guān)上接收到的數(shù)據(jù)包從不可用到可用。在這種情況下，它可以提供25％的地理位置改善。

4.LoRa目前定位精度

下圖是Semtech發(fā)布的定位測試報告，使用了11個Gateway和42個測試點，可以看到在城市環(huán)境中，達到90%概率的正確定位（錯誤率為10%）誤差達到500米。換一句話說，90%的情況下LoRa的定位范圍是一個半徑為500米的圓。

5.LoRa定位的特點

使用LoRa技術(shù)我們能夠以低發(fā)射功率獲得更廣的傳輸范圍和距離，這種低功耗廣域技術(shù)是各種應(yīng)用領(lǐng)域都需求的，結(jié)合定位功能還有以下特點：

①最低功耗

傳感器中沒有位置任務(wù)的處理

發(fā)送位置數(shù)據(jù)不需要“空中時間”

可能使用盡可能小的LoRaWAN數(shù)據(jù)包進行地理位置定位

②最低成本

傳感器中沒有GNSS或其他硬件

更小的電池，因為沒有使用傳感器電源來獲取位置

最小尺寸，包括電子部分，電池，外殼

③最低環(huán)境影響

傳感器硬件最小化（包括電子部分，電池，外殼尺寸等）

許多傳感器安裝一個終生電池

LoRa模塊的優(yōu)勢特點：

1、空曠傳輸距離8000米

2、工作頻率：433/470/868/915MHz可選

3、靈敏度高達 -139 dBm -139 dBm

4、TTL/232/485電平接口

5、通訊頻道多達40個

LoRa無線通信技術(shù)的出現(xiàn)使得無線通訊距離有了新的突破，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來新的發(fā)展空間，并且給一些需要遠距離的應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。LoRa模塊應(yīng)用廣泛，在遠程抄表、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、實時定位等領(lǐng)域都有應(yīng)用。

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