LoRaWAN定位的技术要点及定位的应用案例.doc
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1、LoRaWAN定位的技术要点及定位的应用案例白皮书介绍LoRaWAN可以为低功耗广域网提供定位解决方案,为一系列电池供电的应用终端提供所需的位置信息。任何正在工作的LoRaWAN终端都支持定位功能,而不需要增加额外的BOM成本,并且不需要额外的处理能力。适读群体这篇白皮书的读者是打算开发定位功能应用的LoRaWAN服务提供商、企业和终端设备制造商。本文将阐述LoRaWAN定位的技术要点,重点突出适合于LoRaWAN 定位的应用案例,并提供几个部署的研究案例。定位技术比较LoRaWAN TDOA/RSSI 成本最低的方案,任何LoRaWAN终端都生来具备; LoRaWAN支持长电池寿命应用的案例
2、; TDOA:视情况而定的定位精确度为20-200m; RSSI: 1000-2000m的定位精确度;WiFi 定位室内、外定位的高效解决方案精确度随着热点密度的增加而提高BLE需要BLE信标系统室内定位方案GPS/AGPS一个GPS的BOM成本是5-10美元 最精确但最耗电的方案(图3.1 定位技术的比较)上边的图片直观的展示了几种定位技术成本、准确性、功耗等方面的对比。如上图所示,LoRaWAN协议提供了两种定位方法:基于接收信号强度指示(RSSI)的定位,用于粗定位;到达时间差(TDOA)定位,用于精准定位。本文将讨论TDOA定位,因为这种方案更适用于需要低功耗、电池供电设备的场景,定位
3、精度范围是20-200米。具有清晰的视距和推荐网关部署策略的郊区部署将在低部署规模情况下获得高的精确度。城市和密集的城市环境中多路径问题将会影响定位精度。所以一般来说,随着网关网络密度的增加定位精度也会提高。一般来说,不需要频繁定位的终端能够获得最佳的电源效率。这些设备通常被设定为固定或者不经常移动的Class A终端。这些终端的定位信息不需要增加额外的硬件成本。移动的终端需要更频繁的位置信息,它们会传输更多的数据帧、会消耗更多的电量、会增加硬件成本(如电池),这些终端通常会被设定为Class B 或者 Class C。使用更高的数据速率(例如SF7)有助于限制增加的电量需求。本文的重点是室外
4、、广域的定位。需要注意的是,LoRaWAN圈内正在使用各种方案提供了室内精度10米甚至更好地定位精度(网关密度100米,改进的时钟源,等)。这可以比拟定位精度1-3米的室内WiFi到达角(AOA)定位技术。LoRaWAN定位能力本节将提供了LoRaWAN TDOA定位和影响精度误差的理论概述。1架构当一个LoRaWAN终端的上行数据被三个或三个以上基站接收到,那么它就可以被定位。这些上行数据并不需要是特定的位置信息,它们可以普通的LoRaWAN数据帧结构。多个基站同时接收到相同的上行数据,则终端的位置信息就可以通过多点定位技术得到。下图是多点定位的过程示意图。(图4.1 定位架构图)这里不需要
5、额外的硬件支撑。但是基站确实需要精确地时间同步,现阶段这是通过基站内部的GPS实现的(或者任何可以在几十纳秒时间内与基站时钟进行同步的手段)。每个被接收到的上行帧都会获得网关精确的时间戳。这个时间戳将作为帧结构的一部分被转发到网络服务器,其中还包括了信号电平、信噪比和频率误差。网络服务器将对同一个数据帧的多个接收进行排序,将所有包含该帧数据时间戳的元数据进行分组,并从定位解算器请求一个定位计算。在一个给定的帧结构中,基本的定位解算函数将计算不同基站接收的时间差,然后通过这个时间差可以测算出终端设备到不同基站的距离。一旦两个基站的TDOA已知,那么这个终端的位置就可以被放在一个双曲线中。通过多次
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