LoRa技術是怎樣實現(xiàn)定位的

物聯(lián)網應用的位置信息價值性和戰(zhàn)略地位是非常高，一款物聯(lián)網應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)網應用中，包括汽車、物流、消費產品、保險、農業(yè)、建筑等領域，尤其是一些資產跟蹤等的應用，對地理位置解決方案的需求非常高。

在移動通信技術中，定位技術是一個熱門話題，因為它能為用戶提供最方便、最快捷的位置服務。 在無線定位領域有許多的解決方案，其中就包括 LoRa這種基于無線的定位技術。 LoRaWAN以其低功耗、傳輸距離遠、抗干擾能力強、易組網的特點獲得了用戶歡迎。 但是，也有很多人對 LoRa這種基于無線的定位技術是否能在復雜環(huán)境中正確定位表示懷疑。 下面就給大家介紹一下， LoRa是怎樣實現(xiàn)準確定位的。

　　1、無線信號傳播距離

　　無線信號在不同的介質上，傳播距離是不同的。對于 LoRa這種遠距離無線通信設備而言，當傳輸距離增加到一定程度之后就會出現(xiàn)衰減甚至斷續(xù)現(xiàn)象。 由于 LoRa設備的發(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。當設備與物體之間相隔較遠時，接收到的信號就會被散射或反射回來，導致接收信號強度下降。 為了消除這些影響因素，就需要對接收數(shù)據進行處理才能準確地確定其位置。 在復雜的環(huán)境中正確定位是非常困難的一件事。

　　2、信道的影響：

　　①由于信道的衰落，導致接收信號的強度受到干擾，從而使 LoRa設備定位精度下降。 ②由于發(fā)射信號和接收信號是兩個不同的信號，因此信道對定位影響可以用不同的方式來描述。 ③從干擾分析角度出發(fā)，由于 LoRaWAN使用兩個獨立、互不相干的信道來傳輸信號，因而在同一個地點接收到的無線信號可能具有不同的傳播方向。 ④當接收到的無線信號強度不同時，其傳播距離也會發(fā)生變化。 ⑤ LoRa設備對不同類型和環(huán)境等干擾敏感時，其輸出功率也會有所變化。 ⑥為了消除信道效應而采用的方法有：信道補償、多址接入、干擾檢測等。 ⑦ LoRa定位精度受信道狀態(tài)(如有無障礙物距離多少)，系統(tǒng)性能參數(shù)(如功率和發(fā)射功率)以及設備本身影響等因素影響。

　　3、用戶設備的影響

　　如果用戶設備不能準確定位，則會對通信網絡的正常運行造成影響。 (1)如果用戶設備沒有準確定位，則可能會產生多跳通信的現(xiàn)象，多跳通信會使得用戶設備間不能正常通話，導致網絡中斷。 (2)用戶設備定位后不能正常運行時，就沒有網絡服務，影響工作效率。 (3)當用戶設備定位后出現(xiàn)的通信中斷或數(shù)據丟失時會導致大量數(shù)據無法有效恢復正常。 (4)如果出現(xiàn)故障的設備被及時發(fā)現(xiàn)并被及時修復，則可能不會造成太大的影響。 以上四種情況對 LoRa定位技術提出了挑戰(zhàn)和要求。

作為一種窄帶無線技術，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)點到服務器的數(shù)據傳輸步驟，LoRa定位的前提是所有的基站或網關共享一個共同的時基。

當任何一個LoRaWAN終端設備發(fā)送一個數(shù)據包時，會被其所在網絡范圍內的所有網關接收，并且每個報文都將會報告給網絡服務器。所有的網關都是一樣的，它們一直在所有信道上接收所有數(shù)據速率的信號。

因此LoRa終端設備上沒有開銷，它們不需要掃描和連接到特定的網關。傳感器被簡單地喚醒，發(fā)送數(shù)據包，網絡范圍內的所有網關都可以接收它。

所有網關都會將接受到的相同數(shù)據包發(fā)到網絡服務器，使用內置于最新一代網關中的專用硬件和軟件捕獲高精度的到達時間。網絡服務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，至少需要三個網關接收數(shù)據包。更多的網關、更密集的網絡會提高定位精度和容量。這是因為當更多的網關接收到相同的數(shù)據包時，服務器芥酸算法會得到更多信息，從而提高了地理位置精度。

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

Lora定位應用場景

LoRa是唯一無二的，只要終端節(jié)點與網絡通信，就可以得到地理位置數(shù)據。正因為LoRa地理位置功能無需涉及GPS定位技術，可以實現(xiàn)最小尺寸、最低功耗、最低成本。目前LoRa地理位置功能開始被應用到各個行業(yè)和領域，如畜牧業(yè)、建筑、物流、保險行業(yè)等。

智能農場采用物聯(lián)網平臺和集成傳感器的LoRa的節(jié)點，構筑完整的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)控農場關鍵環(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、牧場管理、定位報警監(jiān)控、統(tǒng)計報表等功能。24小時監(jiān)控農場，智能傳感設備替代人工作業(yè)，大大降低人力成本，提高了所采集數(shù)據的準確性。牧民也可以通過APP搭建自己的圍欄，關聯(lián)牲畜。系統(tǒng)可以根據牲畜所在位置查看牲畜的出勤情況，如果牲畜不在圍欄內，就會報警并向牧民發(fā)送信息。同時，牧民可以查看牲畜的基本信息、當前所在位置、健康狀況，對牲畜進行導航和跟蹤。

智慧園區(qū)，通過LORA網關與LoRa聲光報、無線煙感、門禁、地磁、水浸、人臉識別、空氣溫濕度、光照、PM2.5等設備進行聯(lián)動，終端數(shù)據信息上傳至網關，網關則通過多種通信入網方式將數(shù)據入云。云端采用大數(shù)據分析園區(qū)采集上來的數(shù)據，實時顯示園區(qū)現(xiàn)場情況，出現(xiàn)風險信息自動告警，管理人員收到告警信息后，可以遠程控制現(xiàn)場的設備或者安排人員及時前往現(xiàn)場處置，將損失減到最小。實時監(jiān)控園區(qū)綜合事態(tài)，結合應急預案和智能終端，做到園區(qū)人、車、物、事件的可視、可管、可控。