無線通信技術在距離測量和定位上的物聯網應用

　　目前物聯網已經成為全球發展最快、應用最廣泛、滲透最為深入的領域之一。它正在改變我們國家的生產和生活方式。隨著科技水平的發展，物聯網技術不斷升級，以數據為中心的信息處理技術日益發展，可以有效地解決我們國家在信息處理、信息傳輸和共享、數據處理等方面存在的問題。目前物聯網已廣泛應用于農業和制造業領域、智能家居領域與智慧城市領域以及醫療衛生和教育領域等諸多領域。

隨著物聯網技術在這些領域中應用推廣的不斷深入，物聯網技術對人與物之間相互通信和信息傳輸提出了更高的要求。LoRa技術就是一種非常好的物聯網解決方案，它是由美國 Intel公司推出的一款短距離通信技術, LoRa具有較高靈敏度特點和抗干擾能力，已在一些多用途領域中得到了廣泛應用。

作為一種窄帶無線技術，LoRa是使用到達時間差來實現地理定位的。要了解LoRa定位如何工作，就要來看看從終端節點到服務器的數據傳輸步驟。LoRa定位的前提是所有的基站或網關共享一個共同的時基。當任何一個LoRaWAN終端設備發送一個數據包時，會被其所在網絡范圍內的所有網關接收，并且每個報文都將會報告給網絡服務器。所有的網關都是一樣的，它們一直在所有信道上接收所有數據速率的信號。這意味著在LoRa終端設備上沒有開銷，因為它們不需要掃描和連接到特定的網關。 傳感器被簡單地喚醒，發送數據包，網絡范圍內的所有網關都可以接收它。

　　一、物聯網距離測量應用場景

　　對于 LoRa這類短距離數據通訊技術，離線測量是目前比較常見的應用場景之一，這種測量技術由于數據傳輸時間短，抗干擾能力強，可以用于監測設備上各類智能家居設備的位置。物聯網距離測量系統的工作原理是通過 LoRa網絡傳輸相關數據信號進行數據分析，然后以通信協議進行通信。這樣能避免外界干擾影響數據傳輸和數據使用。同時通過 LoRa網絡，數據被發送到終端設備上。目前很多物聯網應用都是使用這些通信數據采集然后使用數據分析。

　　二、 LoRa定位原理

　　LoRa定位就是將終端與位置傳感器的數據，通過算法自動地提取到目標的位置。在實際應用中, LoRa能夠在室內、室外、以及各種特殊場合下，對需要精確定位的位置進行測量，從而使終端可以對周圍環境做出準確的反應。

隨著時代的進步和科學技術的發展，物聯網技術在各個領域都得到了廣泛運用。通過 LoRa無線網絡以及無線傳輸信息給設備，再由設備進行數據處理和控制;而且可以與用戶進行交互并為用戶提供服務。作為一種新型、安全、環保的網絡技術, LoRa網絡已經廣泛地被應用于食品加工等行業中并取得了良好成績)。

而目前廣泛流行于智能家居中的定位系統是基于 LoRa技術進行高精度定位所使用的定位算法。利用了 LoRa技術實現對于一組有代表性建筑和環境數據進行精確定位為例，可實現對建筑物、場所等不同維度空間信息和環境狀態的智能感知和智能分析服務。

LoRa定位的前提是所有的LoRa網關共享一個相同的時基，并且至少需要3個LoRa網關來接收數據信號。當一個LoRaWAN終端設備發射一段數據信號，其所在網絡范圍內的所有的LoRa網關都會接收到這段信號，并傳輸給網絡服務器。網絡服務器通過比較信號強度、到達時間、信噪比和其他參數來計算終端設備的最可能所在位置。

　　三、案例分析

　　物聯網對人們的生活提出了更高的要求，而在實際的應用中，傳統的 GPS定位系統不僅存在定位精度低，抗干擾能力差、對系統進行維護和升級困難等缺點，而且還存在安全隱患問題。LoRa技術具有高靈敏度、高抗干擾能力，可在任何網絡中部署使用，可以作為 GPS定位系統不可或缺的一部分。并且具有可編程特性。

LoRa是唯一無二的，只要終端節點與網絡通信，就可以得到地理位置數據。正因為LoRa地理位置功能無需涉及GPS定位技術，可以實現最小尺寸、最低功耗、最低成本。目前LoRa地理位置功能開始被應用到各個行業和領域，如畜牧業、建筑、物流、保險行業等。

智慧農場

智能農場采用物聯網平臺和集成傳感器的LoRa的節點，構筑完整的環境監測系統，監控農場關鍵環境參數，系統集合了牧畜的基本信息管理、牧企管理、檢疫管理、牧場管理、定位報警監控、統計報表等功能。24小時監控農場，智能傳感設備替代人工作業，大大降低人力成本，提高了所采集數據的準確性。牧民也可以通過APP搭建自己的圍欄，關聯牲畜。系統可以根據牲畜所在位置查看牲畜的出勤情況，如果牲畜不在圍欄內，就會報警并向牧民發送信息。同時，牧民可以查看牲畜的基本信息、當前所在位置、健康狀況，對牲畜進行導航和跟蹤。

智慧園區

物聯網技術的興起和快速發展，使得"萬物互聯"成為可能，這使得構建智慧園區成為可能。LoRa技術作為物聯網低功耗廣域無線網新技術的典型代表，在智慧園區的通信網絡建設中可以發揮其自身最大優勢。

在智慧園區解決方案中采用大數據分析園區采集上來的數據，實時顯示園區現場情況，出現風險信息自動告警，管理人員收到告警信息后，可以遠程控制現場的設備或者安排人員及時前往現場處置，將損失減到最小。實時監控園區綜合事態，結合應急預案和智能終端，做到園區人、車、物、事件的可視、可管、可控。

結合以上分析，通過設計開發了基于 LoRa技術、具有較強抗干擾能力的定位系統平臺產品來實現系統平臺功能的擴展與升級，實現對現有多個平臺不同功能平臺如定位追蹤系統、遠程控制系統及數據處理系統等平臺功能集成。