无线通信技术在距离测量和定位上的物联网应用

　　目前物联网已经成为全球发展最快、应用最广泛、渗透最为深入的领域之一。它正在改变我们国家的生产和生活方式。随着科技水平的发展，物联网技术不断升级，以数据为中心的信息处理技术日益发展，可以有效地解决我们国家在信息处理、信息传输和共享、数据处理等方面存在的问题。目前物联网已广泛应用于农业和制造业领域、智能家居领域与智慧城市领域以及医疗卫生和教育领域等诸多领域。

随着物联网技术在这些领域中应用推广的不断深入，物联网技术对人与物之间相互通信和信息传输提出了更高的要求。LoRa技术就是一种非常好的物联网解决方案，它是由美国 Intel公司推出的一款短距离通信技术, LoRa具有较高灵敏度特点和抗干扰能力，已在一些多用途领域中得到了广泛应用。

作为一种窄带无线技术，LoRa是使用到达时间差来实现地理定位的。要了解LoRa定位如何工作，就要来看看从终端节点到服务器的数据传输步骤。LoRa定位的前提是所有的基站或网关共享一个共同的时基。当任何一个LoRaWAN终端设备发送一个数据包时，会被其所在网络范围内的所有网关接收，并且每个报文都将会报告给网络服务器。所有的网关都是一样的，它们一直在所有信道上接收所有数据速率的信号。这意味着在LoRa终端设备上没有开销，因为它们不需要扫描和连接到特定的网关。 传感器被简单地唤醒，发送数据包，网络范围内的所有网关都可以接收它。

　　一、物联网距离测量应用场景

　　对于 LoRa这类短距离数据通讯技术，离线测量是目前比较常见的应用场景之一，这种测量技术由于数据传输时间短，抗干扰能力强，可以用于监测设备上各类智能家居设备的位置。物联网距离测量系统的工作原理是通过 LoRa网络传输相关数据信号进行数据分析，然后以通信协议进行通信。这样能避免外界干扰影响数据传输和数据使用。同时通过 LoRa网络，数据被发送到终端设备上。目前很多物联网应用都是使用这些通信数据采集然后使用数据分析。

　　二、 LoRa定位原理

　　LoRa定位就是将终端与位置传感器的数据，通过算法自动地提取到目标的位置。在实际应用中, LoRa能够在室内、室外、以及各种特殊场合下，对需要精确定位的位置进行测量，从而使终端可以对周围环境做出准确的反应。

随着时代的进步和科学技术的发展，物联网技术在各个领域都得到了广泛运用。通过 LoRa无线网络以及无线传输信息给设备，再由设备进行数据处理和控制;而且可以与用户进行交互并为用户提供服务。作为一种新型、安全、环保的网络技术, LoRa网络已经广泛地被应用于食品加工等行业中并取得了良好成绩)。

而目前广泛流行于智能家居中的定位系统是基于 LoRa技术进行高精度定位所使用的定位算法。利用了 LoRa技术实现对于一组有代表性建筑和环境数据进行精确定位为例，可实现对建筑物、场所等不同维度空间信息和环境状态的智能感知和智能分析服务。

LoRa定位的前提是所有的LoRa网关共享一个相同的时基，并且至少需要3个LoRa网关来接收数据信号。当一个LoRaWAN终端设备发射一段数据信号，其所在网络范围内的所有的LoRa网关都会接收到这段信号，并传输给网络服务器。网络服务器通过比较信号强度、到达时间、信噪比和其他参数来计算终端设备的最可能所在位置。

　　三、案例分析

　　物联网对人们的生活提出了更高的要求，而在实际的应用中，传统的 GPS定位系统不仅存在定位精度低，抗干扰能力差、对系统进行维护和升级困难等缺点，而且还存在安全隐患问题。LoRa技术具有高灵敏度、高抗干扰能力，可在任何网络中部署使用，可以作为 GPS定位系统不可或缺的一部分。并且具有可编程特性。

LoRa是唯一无二的，只要终端节点与网络通信，就可以得到地理位置数据。正因为LoRa地理位置功能无需涉及GPS定位技术，可以实现最小尺寸、最低功耗、最低成本。目前LoRa地理位置功能开始被应用到各个行业和领域，如畜牧业、建筑、物流、保险行业等。

智慧农场

智能农场采用物联网平台和集成传感器的LoRa的节点，构筑完整的环境监测系统，监控农场关键环境参数，系统集合了牧畜的基本信息管理、牧企管理、检疫管理、牧场管理、定位报警监控、统计报表等功能。24小时监控农场，智能传感设备替代人工作业，大大降低人力成本，提高了所采集数据的准确性。牧民也可以通过APP搭建自己的围栏，关联牲畜。系统可以根据牲畜所在位置查看牲畜的出勤情况，如果牲畜不在围栏内，就会报警并向牧民发送信息。同时，牧民可以查看牲畜的基本信息、当前所在位置、健康状况，对牲畜进行导航和跟踪。

智慧园区

物联网技术的兴起和快速发展，使得"万物互联"成为可能，这使得构建智慧园区成为可能。LoRa技术作为物联网低功耗广域无线网新技术的典型代表，在智慧园区的通信网络建设中可以发挥其自身最大优势。

在智慧园区解决方案中采用大数据分析园区采集上来的数据，实时显示园区现场情况，出现风险信息自动告警，管理人员收到告警信息后，可以远程控制现场的设备或者安排人员及时前往现场处置，将损失减到最小。实时监控园区综合事态，结合应急预案和智能终端，做到园区人、车、物、事件的可视、可管、可控。

结合以上分析，通过设计开发了基于 LoRa技术、具有较强抗干扰能力的定位系统平台产品来实现系统平台功能的扩展与升级，实现对现有多个平台不同功能平台如定位追踪系统、远程控制系统及数据处理系统等平台功能集成。