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定位技術(shù)中LORa與WIFI傳輸?shù)膮^(qū)別

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定位技術(shù)中LORa與WIFI傳輸?shù)膮^(qū)別

發(fā)布時間：2019-10-22

工業(yè)人員定位系統(tǒng)中應(yīng)用的無線技術(shù)有多種，可組成局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。在上周的內(nèi)容：人員定位系統(tǒng)的硬件保障一文中提到過傳輸技術(shù)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(shù)之前，首先我們要了解定位原理：

WIFI

目前WiFi是相對成熟且應(yīng)用較多的技術(shù)，這幾年有不少公司投入到了這個領(lǐng)域。WiFi室內(nèi)定位技術(shù)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(rèn)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(shè)專門的設(shè)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(wǎng)絡(luò)，就可能成為數(shù)據(jù)源。該技術(shù)具有便于擴展、可自動更新數(shù)據(jù)、成本低的優(yōu)勢，因此實現(xiàn)了規(guī)模化。

不過，WiFi熱點受到周圍環(huán)境的影響會比較大，精度較低。為了定位做得準(zhǔn)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(shè)備的信號強度對比擁有巨量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)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(shù)難以擴展，很少有公司能把國內(nèi)的這么多商場定期的更新指紋數(shù)據(jù)。特別的，數(shù)據(jù)采集受環(huán)境影響比較大，尤其對于人員定位，由于環(huán)境變化較大，定位漂移現(xiàn)象尤其嚴(yán)重。

wifi定位痛點：

WiFi定位可以實現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位，方便組網(wǎng)，很容易架設(shè)在現(xiàn)有的無線wifi網(wǎng)絡(luò)。wifi定位可以于醫(yī)療機構(gòu)、主題公園、工廠、商場等各種需要定位導(dǎo)航的場合。Wifi定位痛點也明顯存在，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1) wifi定位所用的wifi標(biāo)簽是非標(biāo)設(shè)計，只是數(shù)據(jù)格式參照802.11b格式，不支持標(biāo)準(zhǔn)wifi協(xié)議。無線路由器不支持掃描wifi標(biāo)簽功能，需要對路由器二次開發(fā)，即在路由器加載wifi標(biāo)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(biāo)簽的MAC地址，wifi標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)化的路由器不支持非標(biāo)協(xié)議.

2)wifi標(biāo)簽功耗較大，連續(xù)發(fā)射電流在200ma以上，電池壽命限制了wifi定位標(biāo)簽的推廣使用。

3)wifi標(biāo)簽成本相對較高，不利于大幅度推廣商用。

4)wifi定位存在嚴(yán)重的同頻干擾問題，系統(tǒng)會相互影響。

LoRa

LoRa 是LPWAN通信技術(shù)中的一種，是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴頻技術(shù)的超遠距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關(guān)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(xiàn)遠距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進而擴展傳感網(wǎng)絡(luò)。目前，LoRa 主要在全球免費頻段運行，包括433、868、915MHz等。

LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端（可內(nèi)置LoRa模塊）、網(wǎng)關(guān)（或稱基站）、Server和云四部分組成。應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。一般說來，傳輸速率、工作頻段和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是影響傳感網(wǎng)絡(luò)特性的三個主要參數(shù)。傳輸速率的選擇將影響系統(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)；而在FSK系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇是由傳輸距離要求和系統(tǒng)需要的節(jié)點數(shù)目來決定的。

LoRa融合了數(shù)字?jǐn)U頻、數(shù)字信號處理和前向糾錯編碼技術(shù)，擁有前所未有的性能。此前，只有那些高等級的工業(yè)無線電通信會融合這些技術(shù)，而隨著LoRa的引入，嵌入式無線通信領(lǐng)域的局面發(fā)生了徹底的改變。

前向糾錯編碼技術(shù)是給待傳輸數(shù)據(jù)序列中增加了一些冗余信息，這樣，數(shù)據(jù)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(shù)減少了以往創(chuàng)建“自修復(fù)”數(shù)據(jù)包來重發(fā)的需求，且在解決由多徑衰落引發(fā)的突發(fā)性誤碼中表現(xiàn)良好。一旦數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包將被送到數(shù)字?jǐn)U頻調(diào)制器中。這一調(diào)制器將分組數(shù)據(jù)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(yīng)對，LoRa調(diào)制解調(diào)器經(jīng)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(shù)可將小容量數(shù)據(jù)通過大范圍的無線電頻譜傳輸出去。實際上，當(dāng)你通過頻譜分析儀測量時，這些數(shù)據(jù)看上去像噪音，但區(qū)別在于噪音是不相關(guān)的，而數(shù)據(jù)具有相關(guān)性，基于此，數(shù)據(jù)實際上可以從噪音中被提取出來。擴頻因子越高，越多數(shù)據(jù)可從噪音中提取出來。在一個運轉(zhuǎn)良好的GFSK接收端，8dB的小信噪比（SNR）需要可靠地解調(diào)信號，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解調(diào)一個信號，其信噪比為-20dB，GFSK方式與這一結(jié)果差距為28dB，這相當(dāng)于范圍和距離擴大了很多。在戶外環(huán)境下，6dB的差距就可以實現(xiàn)2倍于原來的傳輸距離。

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

總結(jié)下LoRa模塊的優(yōu)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(shù)的出現(xiàn)使得無線通訊距離有了新的突破，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來新的發(fā)展空間，并且給一些需要遠距離的應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。LoRa模塊在遠程抄表、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、實時定位等領(lǐng)域上應(yīng)用比較多。

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

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