LoRa技術(shù)是怎樣實(shí)現(xiàn)定位的

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的位置信息價(jià)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(méi)有精準(zhǔn)的定位功能，其他功能再?gòu)?qiáng)力也始終是美中不足的。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，包括汽車(chē)、物流、消費(fèi)產(chǎn)品、保險(xiǎn)、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(duì)地理位置解決方案的需求非常高。

在移動(dòng)通信技術(shù)中，定位技術(shù)是一個(gè)熱門(mén)話題，因?yàn)樗転橛脩?hù)提供最方便、最快捷的位置服務(wù)。 在無(wú)線定位領(lǐng)域有許多的解決方案，其中就包括 LoRa這種基于無(wú)線的定位技術(shù)。 LoRaWAN以其低功耗、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、易組網(wǎng)的特點(diǎn)獲得了用戶(hù)歡迎。 但是，也有很多人對(duì) LoRa這種基于無(wú)線的定位技術(shù)是否能在復(fù)雜環(huán)境中正確定位表示懷疑。 下面就給大家介紹一下， LoRa是怎樣實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位的。

　　1、無(wú)線信號(hào)傳播距離

　　無(wú)線信號(hào)在不同的介質(zhì)上，傳播距離是不同的。對(duì)于 LoRa這種遠(yuǎn)距離無(wú)線通信設(shè)備而言，當(dāng)傳輸距離增加到一定程度之后就會(huì)出現(xiàn)衰減甚至斷續(xù)現(xiàn)象。 由于 LoRa設(shè)備的發(fā)射功率較小，其發(fā)射能量通常集中在幾微米厚的空間中。當(dāng)設(shè)備與物體之間相隔較遠(yuǎn)時(shí)，接收到的信號(hào)就會(huì)被散射或反射回來(lái)，導(dǎo)致接收信號(hào)強(qiáng)度下降。 為了消除這些影響因素，就需要對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理才能準(zhǔn)確地確定其位置。 在復(fù)雜的環(huán)境中正確定位是非常困難的一件事。

　　2、信道的影響：

　?、儆捎谛诺赖乃ヂ?，導(dǎo)致接收信號(hào)的強(qiáng)度受到干擾，從而使 LoRa設(shè)備定位精度下降。 ②由于發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)是兩個(gè)不同的信號(hào)，因此信道對(duì)定位影響可以用不同的方式來(lái)描述。 ③從干擾分析角度出發(fā)，由于 LoRaWAN使用兩個(gè)獨(dú)立、互不相干的信道來(lái)傳輸信號(hào)，因而在同一個(gè)地點(diǎn)接收到的無(wú)線信號(hào)可能具有不同的傳播方向。 ④當(dāng)接收到的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度不同時(shí)，其傳播距離也會(huì)發(fā)生變化。 ⑤ LoRa設(shè)備對(duì)不同類(lèi)型和環(huán)境等干擾敏感時(shí)，其輸出功率也會(huì)有所變化。 ⑥為了消除信道效應(yīng)而采用的方法有：信道補(bǔ)償、多址接入、干擾檢測(cè)等。 ⑦ LoRa定位精度受信道狀態(tài)(如有無(wú)障礙物距離多少)，系統(tǒng)性能參數(shù)(如功率和發(fā)射功率)以及設(shè)備本身影響等因素影響。

　　3、用戶(hù)設(shè)備的影響

　　如果用戶(hù)設(shè)備不能準(zhǔn)確定位，則會(huì)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行造成影響。 (1)如果用戶(hù)設(shè)備沒(méi)有準(zhǔn)確定位，則可能會(huì)產(chǎn)生多跳通信的現(xiàn)象，多跳通信會(huì)使得用戶(hù)設(shè)備間不能正常通話，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷。 (2)用戶(hù)設(shè)備定位后不能正常運(yùn)行時(shí)，就沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，影響工作效率。 (3)當(dāng)用戶(hù)設(shè)備定位后出現(xiàn)的通信中斷或數(shù)據(jù)丟失時(shí)會(huì)導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)無(wú)法有效恢復(fù)正常。 (4)如果出現(xiàn)故障的設(shè)備被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并被及時(shí)修復(fù)，則可能不會(huì)造成太大的影響。 以上四種情況對(duì) LoRa定位技術(shù)提出了挑戰(zhàn)和要求。

作為一種窄帶無(wú)線技術(shù)，LoRa是使用到達(dá)時(shí)間差來(lái)實(shí)現(xiàn)地理定位的。注意從終端節(jié)點(diǎn)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(gè)共同的時(shí)基。

當(dāng)任何一個(gè)LoRaWAN終端設(shè)備發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，會(huì)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(gè)報(bào)文都將會(huì)報(bào)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(hào)。

因此LoRa終端設(shè)備上沒(méi)有開(kāi)銷(xiāo)，它們不需要掃描和連接到特定的網(wǎng)關(guān)。傳感器被簡(jiǎn)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(huì)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(zhuān)用硬件和軟件捕獲高精度的到達(dá)時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端的算法比較到達(dá)時(shí)間、信號(hào)強(qiáng)度、信噪比和其他參數(shù)來(lái)計(jì)算終端節(jié)點(diǎn)的最可能的位置。

為了使地理位置更準(zhǔn)確，至少需要三個(gè)網(wǎng)關(guān)接收數(shù)據(jù)包。更多的網(wǎng)關(guān)、更密集的網(wǎng)絡(luò)會(huì)提高定位精度和容量。這是因?yàn)楫?dāng)更多的網(wǎng)關(guān)接收到相同的數(shù)據(jù)包時(shí)，服務(wù)器芥酸算法會(huì)得到更多信息，從而提高了地理位置精度。

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

Lora定位應(yīng)用場(chǎng)景

LoRa是唯一無(wú)二的，只要終端節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)通信，就可以得到地理位置數(shù)據(jù)。正因?yàn)長(zhǎng)oRa地理位置功能無(wú)需涉及GPS定位技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)最小尺寸、最低功耗、最低成本。目前LoRa地理位置功能開(kāi)始被應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，如畜牧業(yè)、建筑、物流、保險(xiǎn)行業(yè)等。

智能農(nóng)場(chǎng)采用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和集成傳感器的LoRa的節(jié)點(diǎn)，構(gòu)筑完整的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)控農(nóng)場(chǎng)關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，系統(tǒng)集合了牧畜的基本信息管理、牧企管理、檢疫管理、牧場(chǎng)管理、定位報(bào)警監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。24小時(shí)監(jiān)控農(nóng)場(chǎng)，智能傳感設(shè)備替代人工作業(yè)，大大降低人力成本，提高了所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。牧民也可以通過(guò)APP搭建自己的圍欄，關(guān)聯(lián)牲畜。系統(tǒng)可以根據(jù)牲畜所在位置查看牲畜的出勤情況，如果牲畜不在圍欄內(nèi)，就會(huì)報(bào)警并向牧民發(fā)送信息。同時(shí)，牧民可以查看牲畜的基本信息、當(dāng)前所在位置、健康狀況，對(duì)牲畜進(jìn)行導(dǎo)航和跟蹤。

智慧園區(qū)，通過(guò)LORA網(wǎng)關(guān)與LoRa聲光報(bào)、無(wú)線煙感、門(mén)禁、地磁、水浸、人臉識(shí)別、空氣溫濕度、光照、PM2.5等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，終端數(shù)據(jù)信息上傳至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)則通過(guò)多種通信入網(wǎng)方式將數(shù)據(jù)入云。云端采用大數(shù)據(jù)分析園區(qū)采集上來(lái)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示園區(qū)現(xiàn)場(chǎng)情況，出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)信息自動(dòng)告警，管理人員收到告警信息后，可以遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備或者安排人員及時(shí)前往現(xiàn)場(chǎng)處置，將損失減到最小。實(shí)時(shí)監(jiān)控園區(qū)綜合事態(tài)，結(jié)合應(yīng)急預(yù)案和智能終端，做到園區(qū)人、車(chē)、物、事件的可視、可管、可控。