Comment LoRa assure-t-il la localisation ? LoRa utilise la méthode de la différence de temps d'arrivée (TDOA) pour assurer la localisation géographique.
Technologie basée sur le positionnement LORA, comprenant un système de transmission d'informations, un système de transmission en réseau et un système de traitement d'informations, caractérisée en ce que l'extrémité de sortie du système de transmission d'informations est reliée à l'extrémité d'entrée du système de transmission en réseau, et l'extrémité de sortie du système de transmission en réseau est reliée à l'extrémité d'entrée du système de traitement d'informations, le système de transmission d’informations comprend une balise, un satellite GPS, une tour de signalisation de base, une étiquette LoRa et un réseau local LoRa ; l’extrémité d’entrée de la balise, du satellite GPS et de la tour de signalisation de base est reliée à l’extrémité d’entrée de l’étiquette LoRa. L’extrémité de sortie de l’étiquette LORA est reliée à l’extrémité d’entrée du réseau de zone LORA. Le système de transmission de réseau comprend une passerelle LORA, une connexion réseau et un réseau étendu. L’extrémité de sortie de la passerelle LoRa est reliée à l’extrémité d’entrée de la connexion réseau. La disposition des balises, des satellites GPS et des tours de signalisation de base dans la présente invention rend le système plus précis dans le positionnement du personnel et offre un champ d’application plus large, garantissant ainsi la précision du positionnement du personnel.
1. Principe de positionnement LoRa
Pour comprendre le fonctionnement du positionnement LoRa, il faut examiner les étapes de transmission des données entre le nœud terminal et le serveur. Le principe du positionnement LoRa repose sur le fait que toutes les stations de base ou passerelles partagent une base de temps commune, ce qui est très 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.
La technologie de localisation basée sur LORA comprend un système de transmission d'informations, un système de transmission en réseau et un système de traitement d'informations. Elle se caractérise par le fait que la sortie du système de transmission d'informations est reliée à l'entrée du système de transmission en réseau, et que la sortie du système de transmission en réseau est reliée au système de traitement d'informations. L'entrée du système de traitement est connectée. Le système d'envoi d'informations comprend une balise Beacon, un satellite GPS, une tour de signalisation de base, une étiquette LoRa et un réseau local LoRa. L'extrémité d'entrée de la balise Beacon, du satellite GPS et de la tour de signalisation de base est reliée à LORA. L'extrémité d'entrée de l'étiquette est connectée, et l'extrémité de sortie de l'étiquette LORA est reliée à l'extrémité d'entrée du réseau de zone LORA ;
Le système de transmission réseau comprend une passerelle LoRa, une connexion réseau et un réseau étendu. L'extrémité de sortie de la passerelle LoRa est reliée à l'extrémité d'entrée de la connexion réseau. L'extrémité de sortie de la connexion réseau est reliée à l'extrémité d'entrée du réseau étendu. Le système de traitement de l'information comprend un système de gestion, un serveur, un serveur de réseau cloud, un client de gestion et un client de gestion mobile ;
2. Paramètres réglables du positionnement LoRa
Diversité de fréquences :
En envoyant un message à plusieurs reprises sur tous les canaux disponibles, les résultats de géolocalisation se sont améliorés de 50% en moyenne. Un nœud terminal statique fonctionnant sur un réseau à 8 canaux améliorera ses résultats de 50% en envoyant 8 paquets sur 8 canaux différents.
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.
Diversité des passerelles :
De manière générale, plus le nombre de passerelles recevant le signal est élevé, plus les résultats sont précis. Cependant, au-delà de 6 passerelles, les gains en matière de géolocalisation commencent à devenir moins perceptibles. Avec 3 à 4 passerelles, on observe une amélioration d'environ 25%, et au-delà de 4 passerelles, cette amélioration commence à diminuer.
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. La sortie du réseau local LoRa est reliée à l'entrée de la passerelle LoRa, tandis que la sortie du réseau étendu est reliée respectivement à l'entrée du serveur de gestion, du serveur réseau cloud, du client de gestion et du client de gestion mobile.
2. Technologie basée sur le positionnement LoRa selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bornes de sortie de la balise Beacon, du satellite GPS et de la tour de signalisation de base, ainsi que la borne d'entrée de l'étiquette LoRa, sont toutes reliées sans fil.
3. Technologie basée sur la localisation LORA selon la revendication 1, caractérisée en ce que la balise LORA est portée au poignet.
4. Technologie basée sur la localisation LORA selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité de sortie de la passerelle LORA et l'extrémité d'entrée de la connexion réseau sont des connexions réseau sans fil.
5. Technologie basée sur la localisation LORA selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité de sortie du client de gestion est connectée à l'extrémité d'entrée du serveur du réseau cloud.
6. Technologie basée sur la localisation LORA selon la revendication 1, caractérisée en ce que le client de gestion mobile est un téléphone portable à écran tactile.
7. Technologie basée sur le positionnement LORA selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de traitement de l'information est équipé d'un centre de surveillance, et en ce que la sortie du centre de surveillance est reliée à l'entrée du serveur de gestion.
Mots-clés : lora
