【摘要】：目前室外定位主要依賴于全球定位系統(tǒng),但它的信號易受遮擋,數(shù)據(jù)通信需要借助3G/4G網(wǎng)絡(luò),而基站的架設(shè)成本十分高昂。LoRa作為一種新興的物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù),信號的穿透力強(qiáng),網(wǎng)絡(luò)部署成本低,覆蓋面積廣。因此,本文選擇基于LoRa的定位技術(shù)作為研究內(nèi)容。定位時可以利用無線信號傳播過程中的各種特征參數(shù),主要有接收信號強(qiáng)度、信號到達(dá)角度、信號到達(dá)的時間、信號到達(dá)不同網(wǎng)關(guān)的時間差這四種。本文對利用這四種特征參數(shù)進(jìn)行定位的方法進(jìn)行了介紹、分析,根據(jù)LoRa的技術(shù)特點(diǎn)選出最合適方法,即TDOA方法來進(jìn)行LoRa定位。影響TDOA定位精度的一個主要因素是網(wǎng)關(guān)之間的同步效果,本文針對網(wǎng)關(guān)之間由于不嚴(yán)格同步導(dǎo)致存在相對時間誤差,影響定位精度的問題提出了一種基于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)輔助的LoRa定位算法,仿真結(jié)果表明,在網(wǎng)關(guān)之間相對時間誤差較大時,該算法相比于傳統(tǒng)的chan、Taylor、遺傳算法定位精度更高,并且在某些網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)比較大的時間偏差的情況下,仍能精確定位,具有更強(qiáng)的魯棒性。本文提出的基于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)輔助的LoRa定位算法只需要數(shù)據(jù)包到達(dá)網(wǎng)關(guān)的時間信息,當(dāng)待定位終端的位置固定或移動的周期與業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送周期相對一致時,不需要發(fā)送特定的定位報(bào)文,可以使用業(yè)務(wù)報(bào)文的發(fā)送和到達(dá)時間戳信息來進(jìn)行位置解算。當(dāng)待定位終端的移動的周期與業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送周期不一致時,如果業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送的發(fā)送周期不便調(diào)節(jié)或終端本身沒有業(yè)務(wù)報(bào)文要發(fā)送時,就需要終端以一定頻率發(fā)送定位報(bào)文。定位報(bào)文的發(fā)送頻率與物體的跟蹤定位效果成正比,如果要實(shí)時掌握移動物體的位置情況,必然要求一個較高的發(fā)送頻率,這會破壞LoRa的低功耗特性。所以本文中提出一種根據(jù)運(yùn)動目標(biāo)未來運(yùn)動趨勢來自適應(yīng)調(diào)整定位報(bào)文發(fā)送頻率的算法。移動物體的行為自然存在周期性和規(guī)律性。例如,鳥類每年都有遷徙模式,人們通常會在固定時間沿固定軌跡活動,例如上下班,從公司到食堂等。因此,本文提出一種發(fā)現(xiàn)移動物體活動的熱點(diǎn)和周期性行為的算法,通過一個概率分布矩陣來描述移動物體在不同時刻位于不同地區(qū)的概率。通過這個概率分布矩陣來預(yù)測移動物體未來的運(yùn)動趨勢,進(jìn)而調(diào)節(jié)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位報(bào)文的頻率,即本文提出的移動終端的低能耗BALPA算法。本文在一個真實(shí)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行測試,測試結(jié)果表明該算法針對周期性比較高的移動物體的軌跡,能夠在不增大軌跡誤差的前提下,降低定位報(bào)文發(fā)送頻率,節(jié)約終端能耗。但具體的節(jié)約效果要視物體在一個周期內(nèi)位于熱點(diǎn)的時間占整個周期的比例和熱點(diǎn)面積占整個活動范圍的比例而論。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.44;TN929.5
【圖文】：

LoRa層結(jié)構(gòu)

LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

接收窗口示意圖

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

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本文編號：2782858