LoRa技術(shù)是怎樣實現(xiàn)定位的

物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)應用中，包括汽車、物流、消費產(chǎn)品、保險、農(nóng)業(yè)、建筑等領域，尤其是一些資產(chǎn)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(shù)中，定位技術(shù)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(shù)。 LoRaWAN以其低功耗、傳輸距離遠、抗干擾能力強、易組網(wǎng)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(shù)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(zhì)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(jù)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(wǎng)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(chǎn)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(wǎng)絡中斷。 (2)用戶設備定位后不能正常運行時，就沒有網(wǎng)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(jù)丟失時會導致大量數(shù)據(jù)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(shù)提出了挑戰(zhàn)和要求。

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終端設備發(fā)送一個數(shù)據(jù)包時，會被其所在網(wǎng)絡范圍內(nèi)的所有網(wǎng)關(guān)接收，并且每個報文都將會報告給網(wǎng)絡服務器。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)絡服務器，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(wǎng)關(guān)接收數(shù)據(jù)包。更多的網(wǎng)關(guān)、更密集的網(wǎng)絡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(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(shù)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(wǎng)絡通信，就可以得到地理位置數(shù)據(jù)。正因為LoRa地理位置功能無需涉及GPS定位技術(shù)，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(nóng)場采用物聯(lián)網(wǎng)平臺和集成傳感器的LoRa的節(jié)點，構(gòu)筑完整的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)控農(nóng)場關(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、牧場管理、定位報警監(jiān)控、統(tǒng)計報表等功能。24小時監(jiān)控農(nóng)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(jù)的準確性。牧民也可以通過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(wǎng)關(guān)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(jù)信息上傳至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)則通過多種通信入網(wǎng)方式將數(shù)據(jù)入云。云端采用大數(shù)據(jù)分析園區(qū)采集上來的數(shù)據(jù)，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(jié)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。