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定位技术中LORa与WIFI传输的区别

发布时间 :

2019-10-22

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工业员定位系统中应用的无线技术有多种,可组成局域网或广域网。在上周的内容:人员定位系统的硬件保障一文中提到过传输技术的讲解,今天就来讨论下WIFI与LORa之间的不同。

在讨论两种技术之前,首先我们要了解定位原理:

WIFI
目前WiFi是相对成熟且应用较多的技术,这几年有不少公司投入到了这个领域。WiFi室内定位技术主要有两种:临近探测法和三角钉违法。WiFi定位一般采用“近邻法”判断,即最靠近哪个热点或基站,即认为处在什么位置,如附近有多个信源,则可以通过交叉定位(三角定位),提高定位精度。
由于WiFi已普及,因此不需要再铺设专门的设备用于定位。用户在使用智能手机时开启过Wi-Fi、移动蜂窝网络,就可能成为数据源。该技术具有便于扩展、可自动更新数据、成本低的优势,因此最先实现了规模化。
不过,WiFi热点受到周围环境的影响会比较大,精度较低。为了定位做得准一点,有公司就做了WiFi指纹采集,事先记录巨量的确定位置点的信号强度,通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库,来确定位置。
由于采集工作需要大量的人员来进行,并且要定期进行维护,技术难以扩展,很少有公司能把国内的这么多商场定期的更新指纹数据。特别的,数据采集受环境影响比较大,尤其对于人员定位,由于环境变化较大,定位漂移现象尤其严重。
wifi定位痛点:
WiFi定位可以实现复杂的大范围定位,方便组网,很容易架设在现有的无线wifi网络。wifi定位可以于医疗机构、主题公园、工厂、商场等各种需要定位导航的场合。Wifi定位痛点也明显存在,主要表现在以下几个方面:
1) wifi定位所用的wifi标签是非标设计,只是数据格式参照802.11b格式,不支持标准wifi协议。无线路由器不支持扫描wifi标签功能,需要对路由器二次开发,即在路由器加载wifi标签扫描固件。部分无线路由器支持wifi扫描功能,可以获取wifi标签的MAC地址,wifi标签定义的其他功能就不支持了。比如无线传感、按钮呼叫、低电告警等。这些是非标准协议,标准化的路由器不支持非标协议.
2)wifi标签功耗较大,连续发射电流在200ma以上,电池寿命限制了wifi定位标签的推广使用。
3)wifi标签成本相对较高,不利于大幅度推广商用。
4)wifi定位存在严重的同频干扰问题,系统会相互影响。
LoRa
LoRa 是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式,为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络。目前,LoRa 主要在全球免费频段运行,包括433、868、915MHz等。
LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成。应用数据可双向传输。一般说来,传输速率、工作频段和网络拓扑结构是影响传感网络特性的三个主要参数。传输速率的选择将影响系统的传输距离和电池寿命;工作频段的选择要折中考虑频段和系统的设计目标;而在FSK系统中,网络拓扑结构的选择是由传输距离要求和系统需要的节点数目来决定的。
LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术,拥有前所未有的性能。此前,只有那些高等级的工业无线电通信会融合这些技术,而随着LoRa的引入,嵌入式无线通信领域的局面发生了彻底的改变。
前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加了一些冗余信息,这样,数据传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正。这一技术减少了以往创建“自修复”数据包来重发的需求,且在解决由多径衰落引发的突发性误码中表现良好。一旦数据包分组建立起来且注入前向纠错编码以保障可靠性,这些数据包将被送到数字扩频调制器中。这一调制器将分组数据包中每一比特馈入一个“展扩器”中,将每一比特时间划分为众多码片。
即使噪声很大,LoRa也能从容应对,LoRa调制解调器经配置后,可划分的范围为64-4096码片/比特,最高可使用4096码片/比特中的最高扩频因子(12)。相对而言,ZigBee仅能划分的范围为10-12码片/比特。
通过使用高扩频因子,LoRa技术可将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。实际上,当你通过频谱分析仪测量时,这些数据看上去像噪音,但区别在于噪音是不相关的,而数据具有相关性,基于此,数据实际上可以从噪音中被提取出来。扩频因子越高,越多数据可从噪音中提取出来。在一个运转良好的GFSK接收端,8dB的最小信噪比(SNR)需要可靠地解调信号,采用配置AngelBlocks的方式,LoRa可解调一个信号,其信噪比为-20dB,GFSK方式与这一结果差距为28dB,这相当于范围和距离扩大了很多。在户外环境下,6dB的差距就可以实现2倍于原来的传输距离。
因此,使用LoRa技术我们能够以低发射功率获得更广的传输范围和距离,这种低功耗广域技术正是我们所需的。
总结下LoRa模块的优势特点:
1、空旷传输距离8000米
2、工作频率:433/470/868/915MHz可选
3、灵敏度高达 -139 dBm -139 dBm
4、TTL/232/485电平接口
5、通讯频道多达40个
LoRa无线通信技术的出现使得无线通讯距离有了新的突破,为物联网应用带来新的发展空间,并且给一些需要远距离的应用提供了技术支撑。LoRa模块在远程抄表、安防系统、门禁系统、实时定位等领域上应用比较多。
定位技术百花齐放,各有优缺点。引入电厂的定位实际需求的时候,我们会发现LORa传输方式是最适合的,这也是云酷科技选择LORa的原因,技术没有最好的,只有最适合的。