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LoRa在LPWAN中是獨一無二，提供原生免GPS定位技術(shù)。

LoRa地理位置允許用戶定位資產(chǎn)、跟蹤設(shè)備和檢測地理圍欄知道某些東西在哪里。這種地理位置功能是LoRaWAN獨有的，通過LoRa技術(shù)來實現(xiàn)。

Machina Research預(yù)測，60％的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將會使用地理位置數(shù)據(jù)，其中三分之一的應(yīng)用將嚴重地依賴于位置。

Semtech早期就明確了低功率廣域網(wǎng)地理位置的重要性，在地理定位技術(shù)方面投入了大量時間和精力，經(jīng)過了三年多的開發(fā)，于2016年6月宣布增加此功能。

地理位置有四個主要用處：定位、導(dǎo)航、管理和跟蹤。

定位：

快速識別位置意味著節(jié)省時間并提高效率。 例如，通過了解事件的確切位置，用戶可以快速做出反應(yīng)并可能提高安全性。

導(dǎo)航：

即時的位置信息開啟導(dǎo)航功能，幫助確定一個可靠的和有效的路線，并避免延遲和/或擁堵。

管理：

提供數(shù)據(jù)的位置關(guān)聯(lián)性有助于增強其價值和實用性。 這對于溫度和水位監(jiān)測特別有用，可以改善自然災(zāi)害的反應(yīng)時間，如火山爆發(fā)和洪水。

跟蹤：

LoRa地理位置對跟蹤資產(chǎn)和傳感器特別有用。 通過訪問地理標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，用戶可以對偏差做出反應(yīng)，預(yù)測潛在的問題。

各種不同的技術(shù)都提供了定位解決方案，需要對精度、設(shè)備價格、覆蓋范圍和功耗做個權(quán)衡取舍

LoRa是唯一無二的，只要終端節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)通信，就可以得到地理位置數(shù)據(jù)。 對物料清單和功耗幾乎沒有任何影響。 基于LoRa的地理位置可以工作在室外和室內(nèi)，精度取決于地形和基站密度。

我們來看看地理位置的一些典型應(yīng)用：

智慧城市和交通監(jiān)控：

汽車應(yīng)用中的地理位置功能可用于事故跟蹤和通知，以及預(yù)測性維護需求。具體位置的數(shù)據(jù)有助于算法做出更好的預(yù)測。

計量和物流：

地理位置功能在物流中有各種應(yīng)用。 一些例子包括垃圾桶、回收庫、氣罐或任何其他任何容器的填充率監(jiān)測。 數(shù)據(jù)可用于自動優(yōu)化收集路線并節(jié)省運營成本。 此外，地理位置可用于資產(chǎn)跟蹤實現(xiàn)更有效的庫存管理。

農(nóng)業(yè)：

LoRa地理位置目前用于家畜跟蹤。 通過跟蹤牛并監(jiān)測它們的健康，例如，你可以更快更容易地照料生病的牛。 在一個大牧場上，了解病畜的具體位置可以明顯地提高反應(yīng)時間。

LoRa地理位置還應(yīng)用在建筑、保險和消費行業(yè)等，用于跟蹤高價值資產(chǎn)，如建筑材料、保險商品、寵物甚至人等！

LoRa地理位置提供最低的功率、成本和環(huán)境影響。

與地理位置相關(guān)的接收、傳輸或處理在傳感器外面完成，因此不需要額外的硬件、電池或時間。

介紹LoRa定位技術(shù)

繼續(xù)介紹LoRa地理位置，讓我們來快速看一下基礎(chǔ)的技術(shù)。

目前，LoRa使用到達時間差（Time Difference of Arrival，TDOA）來實現(xiàn)地理定位。 要了解它是如何工作的，我們來看看從終端節(jié)點到服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸步驟。開始，所有的基站或網(wǎng)關(guān)共享一個共同的時基，這是重要的。

當(dāng)任何LoRaWAN設(shè)備發(fā)送一個數(shù)據(jù)包時，該數(shù)據(jù)包被范圍內(nèi)的所有網(wǎng)關(guān)接收，并且每個報文都將報告給服務(wù)器。所有的網(wǎng)關(guān)都是一樣的，它們一直在所有信道上接收所有數(shù)據(jù)速率的信號。 這意味著終端設(shè)備上沒有開銷，因為它們不必掃描和連接到特定的網(wǎng)關(guān)。 傳感器簡單地喚醒，發(fā)送數(shù)據(jù)包，范圍內(nèi)的所有網(wǎng)關(guān)都可以接收它。

然后，所有網(wǎng)關(guān)都會將相同的數(shù)據(jù)包發(fā)回到服務(wù)器，使用內(nèi)置在最新一代網(wǎng)關(guān)中的專用硬件和軟件捕獲高精度到達時間。 接下來，服務(wù)器端的算法比較到達時間、信號強度、信噪比和其他參數(shù)來計算終端節(jié)點的最可能位置。未來，我們期待混合數(shù)據(jù)融合技術(shù)和地圖匹配增強來改善到達時間差，提高定位精度。

為了使地理位置準(zhǔn)確地工作，需要通過至少三個網(wǎng)關(guān)接收到數(shù)據(jù)包。更多網(wǎng)關(guān)的更密集網(wǎng)絡(luò)會提高定位的精度和容量。

這是因為當(dāng)更多的網(wǎng)關(guān)接收到相同的數(shù)據(jù)包時，服務(wù)器算法會收到更多的信息，從而提高了地理位置精度。

現(xiàn)在，我們來討論一下硬件。 網(wǎng)關(guān)內(nèi)部需要下一代的硬件來計算地理位置中使用的一些參數(shù)，如高精度的到達時間。Semtech于2016年初創(chuàng)建了網(wǎng)關(guān)參考設(shè)計，此后在許多網(wǎng)關(guān)中成功實現(xiàn)。 它包括了所需的高質(zhì)量時間戳功能，并且適用于獲得授權(quán)的網(wǎng)關(guān)合作伙伴。 這樣確保了多個供應(yīng)商的部署都能一致地工作，提供高質(zhì)量的時間戳，從而實現(xiàn)最高質(zhì)量的地理定位服務(wù)。需要重點注意的是，地理位置完全依靠網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此一旦網(wǎng)關(guān)升級，地理位置功能就可用于所有設(shè)備。

Semtech還提供了一個地理位置解算程序。通用的解算程序不是專用的應(yīng)用程序，是與終端節(jié)點無關(guān)的，為LoRa地理定位服務(wù)提供了良好的起點。 另外，定義了一個API，允許系統(tǒng)集成商使用第三方可能提高可用位置精度的解算算法。通過這種開放的模式，Semtech鼓勵解算技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，確保基于LoRaWAN的地理位置不斷改進。

當(dāng)數(shù)據(jù)包到達網(wǎng)關(guān)時，它不知道數(shù)據(jù)包來自哪個終端設(shè)備。因此，網(wǎng)關(guān)給接每個接受到的數(shù)據(jù)包加上時間戳，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器。由于訪問地理位置服務(wù)是有價值的，所以這些時間戳在網(wǎng)關(guān)中通過加密來保護。時間戳被傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，Semtech授權(quán)解密功能給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商。 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供商可以根據(jù)訂閱的服務(wù)級別對數(shù)據(jù)進行解密。

要提供良好位置最大困難之一是減少多路徑傳輸。如上圖所示，一些數(shù)據(jù)包直接去了網(wǎng)關(guān)，有些數(shù)據(jù)包并沒有但有一個反射信號，其他數(shù)據(jù)包兩種情況都有。使用更多數(shù)據(jù)包傳輸來減少多路徑傳輸，可以通過更多的信道、更多的網(wǎng)關(guān)、更多天線以及使用機器學(xué)習(xí)或統(tǒng)計技術(shù)。

最后，我們來看看數(shù)據(jù)的可控參數(shù)。

頻率分集。通過在所有可用信道上重復(fù)發(fā)送一條消息，平均來看地理位置結(jié)果有50％的改善。 一個工作在8通道網(wǎng)絡(luò)上的靜態(tài)終端節(jié)點在8個不同信道上發(fā)送8個數(shù)據(jù)包后，那么其結(jié)果將提高50％。

部署網(wǎng)關(guān)網(wǎng)格的形狀。 網(wǎng)關(guān)部署網(wǎng)格的影響約為25％。 一個長的細網(wǎng)格將比一個方格網(wǎng)格差25％。 因此，網(wǎng)絡(luò)部署應(yīng)盡可能側(cè)重于以方形模式部署網(wǎng)關(guān)。

網(wǎng)關(guān)分集。 一般來說，接收信號的網(wǎng)關(guān)越多，結(jié)果越準(zhǔn)確。 然而，超過6個網(wǎng)關(guān)，地理位置改善開始變得不明顯。 3到4個網(wǎng)關(guān)，大概有25％的改善，超過4個網(wǎng)關(guān)地理位置改善開始減少。

最后，天線分集。 天線分集對最弱的信號影響最大。因此，如果設(shè)備在3個網(wǎng)關(guān)上處于接收良好的位置，增加一個弱的第四個網(wǎng)關(guān)，天線分集通常會改變在第四個網(wǎng)關(guān)上接收到的數(shù)據(jù)包從不可用到可用。在這種情況下，它可以提供25％的地理位置改善。