行業(yè)研究報(bào)告-lorawan定位白皮書(shū)-wenkub
2023-07-19 13:41:19 本頁(yè)面
【正文】 本文的重點(diǎn)是室外、廣域的定位。這些設(shè)備通常被設(shè)定 為固定或者不經(jīng)常移動(dòng)的 Class A 終端。 具有清晰的視距和推薦網(wǎng)關(guān)部署策略的郊區(qū)部署將在低部署規(guī)模情況下獲得高的精確度。本文將闡述 LoRaWAN 定位的技術(shù)要點(diǎn)，重點(diǎn)突出適合于 LoRaWAN 定位的應(yīng)用案例，并提供幾個(gè)部署的研究案例。LoRaWAN 定位白皮書(shū) 目錄 1 白皮書(shū)介紹 2 適讀群體 3 定位技術(shù)比較 4LoRaWAN 定位能力 架構(gòu) 傳播誤差的影響 部署策略的影響 時(shí)間誤差的影響 濾波提高定位精度 5 部署案例研究 巴塞羅那港口 伊西萊穆利諾 /布倫 納沙泰爾 姆科馬齊國(guó)家公園 布依格建筑 巴黎 托里涅富伊拉爾 6LoRaWAN 定位總結(jié) 白皮書(shū)介紹 LoRaWAN?可以為低功耗廣域網(wǎng)提供定位解決方案，為一系列電池供電的應(yīng)用終端提供所需的位置信息。 定位技術(shù)比較 LoRaWAN TDOA/RSSI ? 成本最低的方案，任何 LoRaWAN 終端都生來(lái)具備； ? LoRaWAN 支持長(zhǎng)電池壽命應(yīng)用的案例； ? TDOA：視情況而定的定位精確度為 20200m； ? RSSI: 100020xxm 的定位精確度； WiFi 定位 ?室內(nèi)、外定位的高效解決方案 ?精確度隨著熱點(diǎn)密度的增加而提高 BLE ?需要 BLE 信標(biāo)系統(tǒng) ?室內(nèi)定位方案 GPS/AGPS ?一個(gè) GPS 的 BOM 成本是 510 美元 ? 最精確但最耗電的方案 （圖 定位技術(shù)的比較） 上邊的圖片直觀的展示了幾種定位技術(shù)成本、準(zhǔn)確性、功耗等方面的對(duì)比。城市和密集的城市環(huán)境中多路徑問(wèn)題將會(huì)影響定位精度。 這些終端的定位信息不需要增加額外的硬件成本。 需要注意的是， LoRaWAN 圈內(nèi)正在使用各種方案提供了室內(nèi)精度 10 米甚至更好地定位精度（網(wǎng)關(guān)密度 100 米，改進(jìn)的時(shí)鐘源，等）。這些上行數(shù)據(jù)并不需要是特定的位置信息，它們可以普通的 LoRaWAN 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)。但是基站確實(shí)需要精確地時(shí)間同步，現(xiàn)階段這是通過(guò)基站內(nèi)部的 GPS 實(shí)現(xiàn)的（或者任何可以在幾十納秒時(shí)間內(nèi)與基站時(shí)鐘進(jìn)行同步的手段）。在一個(gè)給定的幀結(jié)構(gòu)中，基本的定位解算函數(shù)將計(jì)算不同基站接收的時(shí)間差，然后通過(guò)這個(gè)時(shí)間差可以測(cè)算出終端 設(shè)備到不同基站的距離。當(dāng)信號(hào)的靈敏度為 25dB 時(shí)，定位測(cè)試通常能達(dá)到超過(guò) 3m 的精度。在某些情況下，直接信號(hào)路徑不存在，由于只能看到反射路徑，所以將延遲偏移量引入到幀時(shí)間戳中。從車輛到網(wǎng)關(guān)的平均距離為 。隨著傳播環(huán)境惡劣，偏差增大，傳播變寬。多路徑傳播從根本上限制了系統(tǒng)的精確度，但基站部署策略也起著重要的作用。雙曲線是開(kāi)放的曲線，所以當(dāng)終端設(shè)備相對(duì)于基站處于不合適的位置時(shí)，雙曲線的交叉會(huì)導(dǎo)致誤差放大。當(dāng) HDOP 是 2 時(shí)，最終的不確定性就是 120m。 中間區(qū)域， HDOP 大于 1 并一直向兩側(cè)增大到大于 8。請(qǐng)注意地圖的東側(cè)，即使是在網(wǎng)關(guān)多邊形區(qū)域中，HDOP 也會(huì)帶著較大的誤差沿著南北軸達(dá)到 2。 在覆蓋多邊形之外的糟糕表現(xiàn)應(yīng)該是部署策略的問(wèn)題。 在城市中低矮的屋頂或廣告牌上安裝的基站也會(huì)受到較少衛(wèi)星的 “ 城市峽谷 ”效應(yīng)的影響。 5 濾波提高定位精度 根據(jù)應(yīng)用的不同，可以對(duì)定位求解器的輸出結(jié)果進(jìn)行濾波以獲得更好的精確度。如果濾波器可以利用一個(gè)特定的終端設(shè)備的速度配置文件，就可以提高定位的精度。如果它是靜止的，則可以認(rèn)定它位于某個(gè)倉(cāng)庫(kù)中。實(shí)際中固定的設(shè)備比運(yùn)動(dòng)更容易定位，因?yàn)橐驗(yàn)橐恍臄?shù)據(jù)可以更容易利用來(lái)過(guò)濾位置估計(jì)。由于 GPS 定位都十分耗電，需要與電池連接。 網(wǎng)絡(luò)覆蓋了港口內(nèi) 平方公里的面積， 6 個(gè)網(wǎng)關(guān)間隔 400~600 米以確保良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋性。如果對(duì)于功耗方面考慮較少，使用 LoRaWAN 上行來(lái)輔助 GPS上報(bào)定位數(shù)據(jù)可用于需要更高精度的場(chǎng) 景 (10m 內(nèi)的精度 )。 （圖 巴塞羅那 ZAL 港基站位置示意圖） 在 ZAL 港口的案例中，應(yīng)用程序會(huì)計(jì)算每輛車在經(jīng)過(guò)每個(gè)建筑花費(fèi)的時(shí)間（如，它停了多久）。圖 52 顯示了固定車輛的位置精度。 在 這個(gè)案例中，定位精度并不是那么重要，因?yàn)槎ㄎ恍畔⒃谶@里主要用于當(dāng)車輛進(jìn)出指定區(qū)域進(jìn)行觸發(fā)警報(bào)?；静捎昧艘蕴W(wǎng)或者移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳，測(cè)試系統(tǒng) 24 小時(shí)運(yùn)行，靜止和移
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