您的低功耗广域网：选择最佳位置定位选项

2022-05-26

您的低功耗广域网：选择最佳位置定位选项

低功耗广域网 (LPWAN) 首次出现是因為(wèi)物(wù)联网设备需要更小(xiǎo)、更便宜，同时还要保持電(diàn)池效率并满足所有(yǒu)形式的要求。通过提供長(cháng)距离、低功耗和低带宽的通信，LPWAN 可(kě)以满足许多(duō)物(wù)联网用(yòng)例的操作需求。它们降低了设备的成本和電(diàn)池消耗，不仅延長(cháng)了使用(yòng)寿命，而且还降低了其运营开销的大小(xiǎo)和成本。在许多(duō)这些用(yòng)例中，性能(néng)取决于一个关键特性：准确的定位能(néng)力。这些定位方法可(kě)以包括 GNNS、WiFi 定位等。

预计物(wù)联网设备未来增長(cháng)的很(hěn)大一部分(fēn)将来自低功耗广域网。到 2025 年，预计将有(yǒu)超过 20 亿台设备 通过 LPWAN 连接。

有(yǒu)几种不同的网络，例如 NB-IoT、LoRaWAN、Sigfox 或 LTE Cat-M，它们都提供了这些独特的功能(néng)。这些网络的用(yòng)例包括资产跟踪解决方案、智能(néng)城市基础设施和智能(néng)计量。让我们讨论如何根据用(yòng)例需求选择最佳位置定位选项。

LoRaWAN：低功耗广域网规范

与传统移动网络相比，低功耗广域网的覆盖范围更广，因此能(néng)够以更低的成本传输少量数据（每台设备）。LPWAN 非常适合许多(duō)非常小(xiǎo)型、低成本的设备定期传输和接收少量数据的用(yòng)例。

LoRaWAN 是一种 LPWAN 规范，旨在用(yòng)于區(qū)域、國(guó)家或全球网络中的无線(xiàn)電(diàn)池供電(diàn)设备。LoRa 或遠(yuǎn)程无線(xiàn)電(diàn)的理(lǐ)想用(yòng)例涉及不经常传输少量数据并在部署 LoRa 基础设施的區(qū)域内移动的小(xiǎo)型工业设备。从减少能(néng)源费用(yòng)、智能(néng)照明和优化废物(wù)收集，到智能(néng)计量和供应链和物(wù)流，LoRaWAN 的机会很(hěn)多(duō)。也就是说，这些用(yòng)例严重依赖位置才能(néng)正常执行。

用(yòng)于低功耗广域网的内置定位技术

LoRa 使用(yòng)一种称為(wèi)到达时间差 (TDOA) 的内置定位技术启用(yòng)这些应用(yòng)程序。TDOA 技术使用(yòng)无線(xiàn)基础设施（即 LoRa 网关）定位设备。使用(yòng) TDOA 的手机和设备定位是 20 多(duō)年前开发的。它致力于创建用(yòng)于 E-911 和其他(tā)应用(yòng)程序的准确定位解决方案。

这项工作导致开发了一个大型知识产权组合，该组合為(wèi) TDOA 实施的许多(duō)方法和系统申请了专利。多(duō)年来，TDOA 已经适应支持物(wù)联网的本地 LoRa TDOA 位置。由于网关能(néng)够收集和传输定时信息，因此可(kě)以通过比较信号到达多(duō)个网关的时间来定位设备。TDOA 的准确性在很(hěn)大程度上取决于所部署的低功率广域网基站的密度。如前所述，这因地理(lǐ)和形态（城市与郊區(qū)等）而有(yǒu)很(hěn)大差异。虽然对于某些物(wù)联网用(yòng)例来说，这种广域位置可(kě)能(néng)是可(kě)以接受的，但如果需要更准确地了解设备的位置，TDOA 可(kě)能(néng)不是一个具有(yǒu)成本效益的选择。
LoRa 的低距离传输能(néng)力意味着网络节点相距很(hěn)遠(yuǎn)，这对部署成本来说是一个优势，但对 TDOA 来说是一个挑战。这就是 GNSS 或 WiFi 提供最准确和最具成本效益的定位功能(néng)的地方。

GNSS 和 WiFi 定位：优缺点

全球导航卫星系统 (GNSS) 等基于卫星的定位方法似乎具有(yǒu)比积极方面更多(duō)的消极方面。首先，让我们看一个强大的优势：GNSS 设备在设备可(kě)以看到卫星的區(qū)域（例如室外环境）非常准确。这会有(yǒu)所帮助，尤其是当其他(tā)位置定位选项在户外不准确时。现在，让我们继续讨论缺点。

全球导航卫星系统的缺点：

在室内不是很(hěn)准确

在密集的城市环境中不是很(hěn)准确，例如大多(duō)数城市

GNSS 芯片组和接收器可(kě)能(néng)很(hěn)昂贵

可(kě)以耗尽设备電(diàn)池，抵消 LPWAN 的一些主要优势

WiFi 定位是另一种定位选项，它使用(yòng)现有(yǒu)的基础设施和 WiFi 接入点 (AP)。对于 WiFi 定位，设备必须能(néng)够扫描附近的接入点 (AP) 并通过 LoRa 传输信息，低功耗广域网可(kě)以确定设备的位置。设备需要能(néng)够看到 WiFi AP，但不需要连接到它。

WiFi定位的优势

最佳，因為(wèi)它可(kě)以与其他(tā)信号（混合）相结合，以创建一个改进的定位系统，与任何单独的选择相比

提供室内定位能(néng)力和准确性

显着的成本优势，因為(wèi)网关过度部署不需要达到同等的准确水平

由于更高的AP，在城市环境中可(kě)以达到15-30米的精度

WiFi定位的缺点

WiFi 扫描相对于 TDOA 消耗的增量功率。这是对显着改善的室内和室外位置的权衡

由于接入点较少，农村地區(qū)的最佳定位精度较低

在精确位置跟踪至关重要的用(yòng)例中，WiFi 定位无疑是赢家。将 WiFi 定位与基于低功耗广域网的定位相结合，提高了整个网络的整體(tǐ)定位精度和可(kě)靠性。此外，通过将 WiFi 定位添加到系统中，它可(kě)以扩展设备的覆盖范围并提供更高精度的定位技术。最后，通过获取 WiFi 扫描并将其发送到网络进行定位，可(kě)以最大限度地减少设备的電(diàn)池消耗。这些优势使 WiFi 成為(wèi)低功耗广域部署的最佳选择。

低功耗广域网的要点

低功耗广域网可(kě)降低设备的成本和電(diàn)池使用(yòng)量，提供更智能(néng)的使用(yòng)机会。然而，这些网络的性能(néng)取决于准确的定位能(néng)力。选择正确的位置定位选项将确保正常运行。当需要精确的位置跟踪时，应使用(yòng) WiFi 定位，因為(wèi)它可(kě)以提高整个网络的整體(tǐ)定位准确性和可(kě)靠性。