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. Princípio de posicionamento 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.
Quando qualquer dispositivo terminal LoRaWAN envia um pacote de dados, ele será recebido por todos os gateways dentro do alcance da rede, e cada pacote será reportado ao servidor da rede. Todos os gateways são iguais, eles recebem sinais em todas as taxas de dados em todos os canais o tempo todo. Isso significa que não há sobrecarga para os dispositivos finais LoRa, pois eles não precisam escanear e se conectar a um gateway específico. O sensor simplesmente acorda, envia um pacote e todos os gateways dentro do alcance da rede podem recebê-lo.
Todos os gateways enviam os mesmos pacotes que recebem para o servidor de rede, capturando tempos de chegada de alta precisão usando hardware e software especializados incorporados na última geração de gateways. Os algoritmos no lado do servidor de rede comparam o tempo de chegada, a intensidade do sinal, a relação sinal/ruído e outros parâmetros para calcular a localização mais provável do nó final. No futuro, aguardamos com expetativa a tecnologia híbrida de fusão de dados e a melhoria da correspondência de mapas para melhorar as diferenças de tempo de chegada e aumentar a precisão do posicionamento.
Para que a geolocalização seja mais exacta, são necessárias pelo menos três gateways para receber os pacotes. Mais gateways e uma rede mais densa melhorarão a precisão e a capacidade de posicionamento. Isto porque, quando mais gateways recebem o mesmo pacote, o algoritmo do servidor obtém mais informações, melhorando assim a precisão da geolocalização.
Uma nova geração de hardware é necessária dentro do gateway LoRa para calcular alguns parâmetros usados na geolocalização, como o tempo de chegada de alta precisão. A Semtech criou um projeto de referência para a nova versão do gateway no início de 2016, que foi implementado com sucesso em muitos gateways. O design de referência inclui os recursos de carimbo de data/hora de alta qualidade necessários e está disponível para parceiros de gateway autorizados. Isso garante que as implantações de vários fornecedores funcionem de forma consistente para fornecer carimbos de data/hora de alta qualidade, permitindo serviços de geolocalização da mais alta qualidade.
É importante notar que a geolocalização depende inteiramente da tecnologia de gateway e de rede, por isso, assim que o gateway for atualizado, a funcionalidade de geolocalização estará disponível para todos os dispositivos
A Semtech também fornece um programa solucionador de geolocalização. O solucionador geral não é uma aplicação dedicada e é independente do nó final, o que proporciona um bom começo para os serviços de geolocalização LoRa. Além disso, foi definida uma API que permite aos integradores de sistemas usar algoritmos de solução de terceiros que podem melhorar a precisão da posição disponível. Por meio desse modelo aberto, a Semtech incentiva a inovação e o desenvolvimento de tecnologia de soluções para garantir a melhoria contínua da geolocalização baseada em LoRaWAN.
Quando um pacote chega ao gateway, ele não sabe de qual dispositivo final o pacote veio. Por conseguinte, a gateway regista o tempo de cada pacote recebido e encaminha-o para o servidor. Como o acesso aos serviços de geolocalização é valioso, estes carimbos de data/hora são protegidos por encriptação na gateway. O carimbo de data/hora é transmitido para o servidor de rede e a Semtech autoriza a função de desencriptação ao fornecedor de serviços de rede. O fornecedor do servidor Web pode desencriptar os dados em função do nível de serviço subscrito.
Uma das maiores dificuldades em fornecer uma boa localização é reduzir a transmissão multipercurso. Como mostra a figura abaixo, alguns pacotes de dados vão diretamente para o gateway, outros não vão mas têm um sinal refletido e outros têm ambas as situações. A redução da transmissão multipercurso através da utilização de mais transmissões de pacotes pode ser efectuada através de mais canais, mais gateways, mais antenas e utilizando técnicas de aprendizagem automática ou estatísticas.
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.
A forma da malha de implantação da gateway. O impacto da grelha de implantação da porta de ligação é de cerca de 25%. Uma malha longa e fina terá um desempenho 25% pior do que uma malha quadrada. Por conseguinte, a implantação da rede deve centrar-se, tanto quanto possível, na implantação de gateways num padrão quadrado.
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.
A diversidade de antenas afecta mais os sinais mais fracos. Assim, se um dispositivo estiver numa posição com boa receção em 3 gateways, adicionando um 4º gateway fraco, a diversidade de antenas irá normalmente alterar os pacotes recebidos no 4º gateway de indisponíveis para disponíveis. Neste caso, pode proporcionar uma melhoria de localização 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.
Palavras-chave: lora