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定位技術中LORa與WIFI傳輸的區別

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定位技術中LORa與WIFI傳輸的區別

發布時間：

2019-10-22

點擊：333

工業人員定位系統中應用的無線技術有多種，可組成局域網或廣域網。在上周的內容：人員定位系統的硬件保障一文中提到過傳輸技術的講解，今天就來討論下WIFI與LORa之間的不同。

在討論兩種技術之前，首先我們要了解定位原理：

WIFI

目前WiFi是相對成熟且應用較多的技術，這幾年有不少公司投入到了這個領域。WiFi室內定位技術主要有兩種：臨近探測法和三角釘違法。WiFi定位一般采用“近鄰法”判斷，即較靠近哪個熱點或基站，即認為處在什么位置，如附近有多個信源，則可以通過交叉定位(三角定位)，提高定位精度。由于WiFi已普及，因此不需要再鋪設專門的設備用于定位。用戶在使用智能手機時開啟過Wi-Fi、移動蜂窩網絡，就可能成為數據源。該技術具有便于擴展、可自動更新數據、成本低的優勢，因此實現了規模化。

不過，WiFi熱點受到周圍環境的影響會比較大，精度較低。為了定位做得準一點，有公司就做了WiFi指紋采集，事先記錄巨量的確定位置點的信號強度，通過用新加入的設備的信號強度對比擁有巨量數據的數據庫，來確定位置。

由于采集工作需要大量的人員來進行，并且要定期進行維護，技術難以擴展，很少有公司能把國內的這么多商場定期的更新指紋數據。特別的，數據采集受環境影響比較大，尤其對于人員定位，由于環境變化較大，定位漂移現象尤其嚴重。

wifi定位痛點：

WiFi定位可以實現復雜的大范圍定位，方便組網，很容易架設在現有的無線wifi網絡。wifi定位可以于醫療機構、主題公園、工廠、商場等各種需要定位導航的場合。Wifi定位痛點也明顯存在，主要表現在以下幾個方面：

1) wifi定位所用的wifi標簽是非標設計，只是數據格式參照802.11b格式，不支持標準wifi協議。無線路由器不支持掃描wifi標簽功能，需要對路由器二次開發，即在路由器加載wifi標簽掃描固件。部分無線路由器支持wifi掃描功能，可以獲取wifi標簽的MAC地址，wifi標簽定義的其他功能就不支持了。比如無線傳感、按鈕呼叫、低電告警等。這些是非標準協議，標準化的路由器不支持非標協議.

2)wifi標簽功耗較大，連續發射電流在200ma以上，電池壽命限制了wifi定位標簽的推廣使用。

3)wifi標簽成本相對較高，不利于大幅度推廣商用。

4)wifi定位存在嚴重的同頻干擾問題，系統會相互影響。

LoRa

LoRa 是LPWAN通信技術中的一種，是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，為用戶提供一種簡單的能實現遠距離、長電池壽命、大容量的系統，進而擴展傳感網絡。目前，LoRa 主要在全球免費頻段運行，包括433、868、915MHz等。

LoRa網絡主要由終端（可內置LoRa模塊）、網關（或稱基站）、Server和云四部分組成。應用數據可雙向傳輸。一般說來，傳輸速率、工作頻段和網絡拓撲結構是影響傳感網絡特性的三個主要參數。傳輸速率的選擇將影響系統的傳輸距離和電池壽命；工作頻段的選擇要折中考慮頻段和系統的設計目標；而在FSK系統中，網絡拓撲結構的選擇是由傳輸距離要求和系統需要的節點數目來決定的。

LoRa融合了數字擴頻、數字信號處理和前向糾錯編碼技術，擁有前所未有的性能。此前，只有那些高等級的工業無線電通信會融合這些技術，而隨著LoRa的引入，嵌入式無線通信領域的局面發生了徹底的改變。

前向糾錯編碼技術是給待傳輸數據序列中增加了一些冗余信息，這樣，數據傳輸進程中注入的錯誤碼元在接收端就會被及時糾正。這一技術減少了以往創建“自修復”數據包來重發的需求，且在解決由多徑衰落引發的突發性誤碼中表現良好。一旦數據包分組建立起來且注入前向糾錯編碼以保障可靠性，這些數據包將被送到數字擴頻調制器中。這一調制器將分組數據包中每一比特饋入一個“展擴器”中，將每一比特時間劃分為眾多碼片。

即使噪聲很大，LoRa也能從容應對，LoRa調制解調器經配置后，可劃分的范圍為64-4096碼片/比特，使用4096碼片/比特中的高擴頻因子（12）。相對而言，ZigBee僅能劃分的范圍為10-12碼片/比特。

通過使用高擴頻因子，LoRa技術可將小容量數據通過大范圍的無線電頻譜傳輸出去。實際上，當你通過頻譜分析儀測量時，這些數據看上去像噪音，但區別在于噪音是不相關的，而數據具有相關性，基于此，數據實際上可以從噪音中被提取出來。擴頻因子越高，越多數據可從噪音中提取出來。在一個運轉良好的GFSK接收端，8dB的小信噪比（SNR）需要可靠地解調信號，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解調一個信號，其信噪比為-20dB，GFSK方式與這一結果差距為28dB，這相當于范圍和距離擴大了很多。在戶外環境下，6dB的差距就可以實現2倍于原來的傳輸距離。

因此，使用LoRa技術我們能夠以低發射功率獲得更廣的傳輸范圍和距離，這種低功耗廣域技術正是我們所需的。

總結下LoRa模塊的優勢特點：

1、空曠傳輸距離8000米

2、工作頻率：433/470/868/915MHz可選

3、靈敏度高達 -139 dBm -139 dBm

4、TTL/232/485電平接口

5、通訊頻道多達40個

LoRa無線通信技術的出現使得無線通訊距離有了新的突破，為物聯網應用帶來新的發展空間，并且給一些需要遠距離的應用提供了技術支撐。LoRa模塊在遠程抄表、安防系統、門禁系統、實時定位等領域上應用比較多。

定位技術百花齊放，各有優缺點。引入電廠的定位實際需求的時候，我們會發現LORa傳輸方式是適合的，這也是云酷科技選擇LORa的原因，技術沒有好的，只有適合的。

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