基于LoRa的室内定位技术研究

发布时间：2020-07-26 16:09

【摘要】：近几年来,由于物联网技术的蓬勃发展,移动终端设计厂家们都将使用位置信息的服务(LBS)作为产品的必备功能之一。因此,有越来越多的研究者将目光着眼于应用于室内和室外环境的个人导航及定位方面。在众多的物联网技术中,LoRa(Long Range,即长距离)技术因其成本低廉、电池功耗低、传输距离长、网络扩展性强等特点脱颖而出,众多物联网研究者与用户们开始对此技术报以强烈的关注和普遍的应用,因此,使用LoRa技术进行室内定位具有极大的实用价值。本文使用LoRa技术对目标节点进行三维定位的方法进行了研究。通过对几种业界常用的定位方法的对比分析,选择了基于接收信号强度指示(RSSI)的定位方法对定位系统进行基础设计,并采用加权的方法对三边定位方法进行了优化,最后还采用分区域求解环境参数以及使用高斯滤波和均值滤波对RSSI值进行优化的方法对定位精度进行了优化。本文设计的定位系统包括LoRa节点硬件实现、节点收发代码和定位计算软件三大部分。其中LoRa网络中的设备节点以SX1278芯片作为通信主导,此外还包含了MCU、硬件电路以及天线。节点收发代码的开发使用Arduino公司自主开发的软件开发环境。此外,论文对本文所述LoRa定位系统中各节点的功能和收发流程进行了详尽介绍。定位坐标计算软件使用QT Creator环境+C语言进行开发,论文对定位坐标计算软件的原理及工作流程进行了详尽的介绍。论文最后部分叙述了在实际环境下对本文设计的定位系统进行的测验,并对测验结果进行了汇总和误差分析,结果表明:本文所设计的定位系统能够对目标节点进行三维定位。最后,指出了现有工作的缺陷所在并展望了后续的研究工作。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5;TP391.44
【图文】：

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图 2-1 LoRa 网络结构示意图LoRa 网络架构主要由三部分组成，通常包括内置 L关（或称集中器）以及 LoRa 网络服务器，这三个组端设备：通常采用电池充电，有时会配备传感器装置MAC 层和应用层，遵守 LoRa 联盟规定的协议规范对点的远距离低功耗传输。关/集中器：支持对多终端信号的多信道、多调制收信号。网关所使用的射频器件通常与终端设备完全还能在终端设备和网络服务器间充当桥梁作用，任意一个终端设备都能采用多种方式随时与 LoRa 网间均能实现双向通信。网关和终端设备之间的连接网络服务器之间的连接则是通过标准 TCP/IP、以 3G、4G 甚至于 5G）方式。在其他通信技术内，网

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第二章相关理论知识概述2.1.2 LoRaWAN 网络简述上面介绍的 LoRa 是物理层协议，而本节叙述的 LoRaWAN 则是 MAC 协议LoRaWAN 规范的推出主要是为了满足物联网内低功耗的通信需求。LoRaWAN 协议的设计理念主要是物联网对于新的通信方式有一些核心需求，括保证终端节点与网关、节点之间的双向且安全的通信、终端设备不再固定而是时可移动以及部署的简易性。部署一个 LoRaWAN 网络并不需要太复杂的操作和置就可以实现设备和网关之间的通信和操作。同时，为了确保不同国家和地区之的 LoRaWAN 网络之间的可互操作性，LoRa 联盟已将 LoRaWAN 协议进行了标准和范化，并取得了良好的用户反馈。LoRaWAN 主要定义了 LoRa 网络的通信协议和系统架构，而 LoRa 的物理可以进行长距离通信。协议和网络架构在决定电池寿命、网络容量、服务质量和全性方面最具影响力。LoRaWAN 网络层次及协议架构示意图如图 2-2 所示[40]。

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电子科技大学硕士学位论文注的重点以及互联网中的基础服务之一，国研工作者们投入了大量时间和精力参与到室在此基础上产生了非常多有意义、有价值的文套真正意义上的定位系统需要具有距离测量、般进行定位的主要流程首先是要在环境中放待测位置放置定位终端，并保证定位终端与参到用以计算的参数，如角度、到达时间等，最算出定位终端节点的坐标。一个参考节点不网络中节点的通信计算出参考节点自己的位置部署多个参考节点，通过它们和目标节点之的定位系统的组成结构图如图 2-3 所示。相互通信

【参考文献】