How does LoRa achieve positioning? LoRa uses Time Difference of Arrival (TDOA) to achieve geographical positioning.
A technology based on LORA positioning, including an information transmission system, a network transmission system and an information processing system, characterized in that the output end of the information transmission system is connected to the input end of the network transmission system, and the output end of the network transmission system Connected to the input end of the information processing system, the information transmission system includes Beacon beacon, GPS satellite, base signal tower, LORA tag and LORA area network, the input end of the Beacon beacon, GPS satellite and base signal tower The input end of the LORA tag is connected to the input end of the LORA tag. The output end of the LORA tag is connected to the input end of the LORA area network. The network transmission system includes a LORA gateway, a network connection and a wide area network. The output end of the LORA gateway is connected to the input end of the network connection. end connection. The arrangement of Beacon beacons, GPS satellites and base signal towers in the present invention makes the system more accurate in positioning personnel and has a wider scope of application, thereby ensuring the accuracy of personnel positioning.
1. Principe de positionnement LoRa
To understand how LoRa positioning works, it is necessary to look at the data transmission steps from the end node to the server. The premise of LoRa positioning is that all base stations or gateways share a common time base, which is very important.
Lorsqu'un terminal LoRaWAN envoie un paquet de données, il est reçu par toutes les passerelles situées dans le rayon d'action du réseau, et chaque paquet est signalé au serveur du réseau. Toutes les passerelles sont identiques, elles reçoivent des signaux à tous les débits de données sur tous les canaux, en permanence. Cela signifie qu'il n'y a pas de surcharge pour les appareils finaux LoRa puisqu'ils n'ont pas besoin de scanner et de se connecter à une passerelle spécifique. Le capteur se réveille simplement, envoie un paquet et toutes les passerelles situées dans le rayon d'action du réseau peuvent le recevoir.
Toutes les passerelles envoient les mêmes paquets qu'elles reçoivent au serveur du réseau, capturant les heures d'arrivée avec une grande précision à l'aide de matériel et de logiciels spécialisés intégrés dans la dernière génération de passerelles. Les algorithmes du serveur du réseau comparent l'heure d'arrivée, la force du signal, le rapport signal/bruit et d'autres paramètres pour calculer l'emplacement le plus probable du nœud final. À l'avenir, nous espérons que la technologie de fusion des données hybrides et l'amélioration de la correspondance des cartes permettront de réduire les différences de temps d'arrivée et d'améliorer la précision du positionnement.
Pour que la géolocalisation soit plus précise, il faut au moins trois passerelles pour recevoir les paquets. Un plus grand nombre de passerelles et un réseau plus dense améliorent la précision et la capacité de positionnement. En effet, lorsque plusieurs passerelles reçoivent le même paquet, l'algorithme du serveur obtient davantage d'informations, ce qui améliore la précision de la géolocalisation.
Une nouvelle génération de matériel est nécessaire à l'intérieur de la passerelle LoRa pour calculer certains paramètres utilisés dans la géolocalisation, comme le temps d'arrivée de haute précision. Semtech a créé une conception de référence pour la nouvelle version de la passerelle début 2016, qui a été mise en œuvre avec succès dans de nombreuses passerelles. La conception de référence comprend les capacités d'horodatage de haute qualité requises et est disponible pour les partenaires autorisés de la passerelle. Cela garantit que les déploiements de plusieurs fournisseurs fonctionnent de manière cohérente pour fournir des horodatages de haute qualité, permettant ainsi des services de géolocalisation de la plus haute qualité.
Il est important de noter que la géolocalisation dépend entièrement de la technologie de la passerelle et du réseau. Une fois la passerelle mise à niveau, la fonctionnalité de géolocalisation sera disponible pour tous les appareils.
Semtech fournit également un programme de résolution de géolocalisation. Le solveur général n'est pas une application dédiée et est indépendant du nœud final, ce qui constitue un bon point de départ pour les services de géolocalisation LoRa. En outre, une API a été définie pour permettre aux intégrateurs de systèmes d'utiliser des algorithmes de résolution tiers susceptibles d'améliorer la précision de la position disponible. Grâce à ce modèle ouvert, Semtech encourage l'innovation et le développement de la technologie des solutions afin d'assurer l'amélioration continue de la géolocalisation basée sur LoRaWAN.
Lorsqu'un paquet atteint la passerelle, celle-ci ne sait pas de quel dispositif terminal il provient. Par conséquent, la passerelle horodate chaque paquet reçu et le transmet au serveur. L'accès aux services de géolocalisation étant précieux, ces horodatages sont protégés par cryptage au niveau de la passerelle. L'horodatage est transmis au serveur du réseau et Semtech autorise la fonction de décryptage au fournisseur de services du réseau. Le fournisseur du serveur web peut décrypter les données en fonction du niveau de service auquel il a souscrit.
L'une des plus grandes difficultés pour assurer une bonne localisation est de réduire la transmission par trajets multiples. Comme le montre la figure ci-dessous, certains paquets de données vont directement à la passerelle, d'autres non mais ont un signal réfléchi, et d'autres encore se trouvent dans les deux situations. La réduction de la transmission par trajets multiples par l'utilisation d'un plus grand nombre de transmissions de paquets peut se faire par le biais d'un plus grand nombre de canaux, de passerelles et d'antennes, et par l'utilisation de l'apprentissage automatique ou de techniques statistiques.
The technology based on LORA positioning includes an information transmission system, a network transmission system and an information processing system. It is characterized in that the output end of the information transmission system is connected to the input end of the network transmission system, and the output end of the network transmission system is connected to the information processing system. The input end of the processing system is connected. The information sending system includes Beacon beacon, GPS satellite, base signal tower, LORA tag and LORA area network. The input end of the Beacon beacon, GPS satellite and base signal tower is connected with LORA. The input end of the tag is connected, and the output end of the LORA tag is connected to the input end of the LORA area network;
The network transmission system includes a LORA gateway, a network connection and a wide area network. The output end of the LORA gateway is connected to the input end of the network connection. The output end of the network connection is connected to the input end of the wide area network. The information processing system includes a management system. Server, cloud network server, management client and mobile management client;
2. Controllable parameters of LoRa positioning
Frequency diversity:
By repeatedly sending a message on all available channels, geolocation results improved by 50% on average. A static end node working on an 8-channel network will improve its results by 50% by sending 8 packets on 8 different channels.
La forme de la grille de déploiement de la passerelle. L'impact de la grille de déploiement de la passerelle est d'environ 25%. Un long maillage fin aura des performances inférieures de 25% à celles d'un maillage carré. Par conséquent, le déploiement du réseau doit se concentrer autant que possible sur le déploiement des passerelles selon un modèle carré.
Gateway Diversity:
Generally speaking, the more gateways receiving the signal, the more accurate the results. However, beyond 6 gateways, the geolocation improvements start to become less noticeable. At 3 to 4 gateways, there is about a 25% improvement, and beyond 4 gateways the geographical location improvement starts to decrease.
La diversité d'antenne affecte surtout les signaux les plus faibles. Ainsi, si un appareil se trouve dans une position où la réception est bonne sur trois passerelles et qu'il ajoute une quatrième passerelle faible, la diversité d'antenne fera généralement passer les paquets reçus sur la quatrième passerelle de la catégorie "indisponible" à la catégorie "disponible". Dans ce cas, elle peut améliorer la localisation de 25%.
1. The output end of the LORA area network is connected to the input end of the LORA gateway, and the output end of the wide area network is connected to the input end of the management server, cloud network server, management client and mobile management client respectively.
2. A technology based on LORA positioning according to claim 1, characterized in that the output terminals of the Beacon beacon, GPS satellite, base signal tower and the input terminal of the LORA tag are all wirelessly connected.
3. A technology based on LORA positioning according to claim 1, characterized in that the LORA tag is worn on the wrist of the human body.
4. A technology based on LORA positioning according to claim 1, characterized in that the output end of the LORA gateway and the input end of the network connection are wireless network connections.
5. A technology based on LORA positioning according to claim 1, characterized in that the output end of the management client is connected to the input end of the cloud network server.
6. A technology based on LORA positioning according to claim 1, characterized in that the mobile management client is a touch screen mobile phone.
7. A technology based on LORA positioning according to claim 1, characterized in that the information processing system is provided with a monitoring center, and the output end of the monitoring center is connected to the input end of the management server.
Mots-clés : lora