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. LoRa positioneringsprincipe
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.
Wanneer een LoRaWAN-eindapparaat een gegevenspakket verstuurt, wordt dit ontvangen door alle gateways binnen het netwerkbereik en elk pakket wordt gerapporteerd aan de netwerkserver. Alle gateways zijn hetzelfde, ze ontvangen altijd signalen met alle datasnelheden op alle kanalen. Dit betekent dat er geen overhead is voor LoRa eindapparaten omdat ze niet hoeven te scannen en te verbinden met een specifieke gateway. De sensor wordt gewoon wakker, stuurt een pakket en alle gateways binnen het netwerkbereik kunnen het ontvangen.
Alle gateways sturen dezelfde pakketten die ze ontvangen naar de netwerkserver en leggen zeer precieze aankomsttijden vast met behulp van gespecialiseerde hardware en software die in de nieuwste generatie gateways is ingebouwd. Algoritmes op de netwerkserver vergelijken aankomsttijd, signaalsterkte, signaal-ruisverhouding en andere parameters om de meest waarschijnlijke locatie van het eindknooppunt te berekenen. In de toekomst kijken we uit naar hybride gegevensfusietechnologie en verbetering van kaartmatching om aankomsttijdverschillen te verbeteren en de positioneringsnauwkeurigheid te verhogen.
Om de geolocatie nauwkeuriger te maken, zijn er minstens drie gateways nodig om de pakketten te ontvangen. Meer gateways en een dichter netwerk verbeteren de positioneringsnauwkeurigheid en -capaciteit. Dit komt omdat wanneer meer gateways hetzelfde pakket ontvangen, het serveralgoritme meer informatie krijgt, waardoor de nauwkeurigheid van de geolocatie verbetert.
Er is een nieuwe generatie hardware nodig in de LoRa gateway om een aantal parameters te berekenen die worden gebruikt bij geolocatie, zoals een zeer nauwkeurige aankomsttijd. Semtech heeft begin 2016 een referentieontwerp gemaakt voor de nieuwe versie van de gateway, die met succes in veel gateways is geïmplementeerd. Het referentieontwerp bevat de vereiste hoogwaardige timestamping-mogelijkheden en is beschikbaar voor geautoriseerde gateway-partners. Dit zorgt ervoor dat implementaties door meerdere leveranciers consistent werken om tijdstempels van hoge kwaliteit te leveren, waardoor geolocatiediensten van de hoogste kwaliteit mogelijk worden.
Het is belangrijk op te merken dat geolocatie volledig afhankelijk is van gateway- en netwerktechnologie, dus zodra de gateway is geüpgraded, zal de geolocatiefunctionaliteit beschikbaar zijn voor alle apparaten.
Semtech levert ook een geolocatie solver programma. De algemene solver is geen speciale toepassing en is onafhankelijk van het eindknooppunt, wat een goed begin is voor LoRa-geolocatiediensten. Bovendien is er een API gedefinieerd waarmee systeemintegrators oplossingsalgoritmen van derden kunnen gebruiken die de beschikbare positienauwkeurigheid kunnen verbeteren. Door dit open model moedigt Semtech innovatie en ontwikkeling van oplossingstechnologie aan om te zorgen voor voortdurende verbetering van LoRaWAN-gebaseerde geolocatie.
Wanneer een pakket de gateway bereikt, weet deze niet van welk eindapparaat het pakket kwam. Daarom stempelt de gateway elk ontvangen pakket en stuurt het door naar de server. Omdat toegang tot geolocatiediensten waardevol is, worden deze tijdstempels beschermd via encryptie in de gateway. De tijdstempel wordt doorgestuurd naar de netwerkserver en Semtech geeft de decoderingsfunctie door aan de netwerkserviceprovider. De webserverprovider kan de gegevens ontsleutelen, afhankelijk van het serviceniveau waarop men geabonneerd is.
Een van de grootste problemen bij het bieden van een goede locatie is het verminderen van multipad transmissie. Zoals te zien is in de onderstaande figuur, gaan sommige datapakketten direct naar de gateway, sommige datapakketten niet maar hebben een gereflecteerd signaal en andere datapakketten hebben beide situaties. Het verminderen van multipad transmissie door meer pakket transmissies te gebruiken kan door middel van meer kanalen, meer gateways, meer antennes en het gebruik van machine learning of statistische technieken.
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.
De vorm van het inzet gateway-netwerk. De impact van het inzetgatewaynetwerk is ongeveer 25%. Een lang fijn netwerk zal 25% slechter presteren dan een vierkant netwerk. Daarom moet de netwerkimplementatie zoveel mogelijk gericht zijn op het inzetten van gateways in een vierkant patroon.
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.
Antennediversiteit heeft de meeste invloed op de zwakste signalen. Dus als een apparaat zich in een positie bevindt met goede ontvangst op 3 gateways en er een zwakke 4e gateway wordt toegevoegd, zal de antennediversiteit de pakketten die op de 4e gateway worden ontvangen meestal veranderen van onbeschikbaar naar beschikbaar. In dit geval kan het een locatieverbetering van 25% opleveren.
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.
Trefwoorden: lora