無線傳感器

在公用事業(yè)管理方面，無線傳感器有助于實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵系統(tǒng)之間的自動化通信，并經(jīng)行預(yù)測性報(bào)修。例如，可以在墻上安裝漏水傳感器，以檢測水管故障或冬季可能爆裂的管道。服務(wù)器機(jī)房和數(shù)據(jù)中心正在使用無線繩索傳感器來檢測計(jì)算機(jī)硬件附近是否存在水珠。無線傳感器還支持災(zāi)害管理工作。通過LoRaSim模擬仿l真軟件對LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)開展模擬分析，能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)多種參數(shù)配置和拓?fù)洌焖佾@取網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能評判結(jié)果。在橋梁上安裝無線傳感器，可以探測超過某一閾值的水位，從而表明該地區(qū)有可能出現(xiàn)山洪。大型機(jī)械工廠正在使用無線振動傳感器，在設(shè)備故障發(fā)生前進(jìn)行預(yù)測。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)是通過無線通信方式組成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由微型傳感器控制節(jié)點(diǎn)組成。它能夠協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被觀察對象的信息，并發(fā)送給采集者。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對無線通信提出了更高要求，使得低功耗、遠(yuǎn)距離、廣覆蓋、多連接的LPWAN(Low Power Wide Area Network，低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng))技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。以GSM和GPRS為代表的廣域無線通信技術(shù)，具有通信速率高的特點(diǎn)。此外，LPWANs使用未經(jīng)許可的無線電頻率，從干擾的角度來看，這可能更難管理。但是，接入LPWAN的終端設(shè)備能耗僅為GPRS的1/10，且覆蓋能力更強(qiáng)，比GPRS提升了20 dB增益。以ZigBee和Wi-Fi為主的局域無線通信技術(shù)，具有低延遲的特點(diǎn)，但信號覆蓋范圍小、功耗高。

LoRa振動傳感器

基于TDOA的LoRa定位

依據(jù)LoRaWAN協(xié)議的功耗低、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，LoRa定位適用于追宗移動響應(yīng)慢、低頻的目標(biāo)，不適用于實(shí)時(shí)、高頻移動的跟蹤。當(dāng)3個(gè)及3個(gè)以上基l站同時(shí)接收到某一個(gè)LoRa終端的LoRaWAN幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)時(shí)，終端的位置信息可以通過TDOA技術(shù)得到。TDOA是基于目標(biāo)到達(dá)不同基l站的時(shí)間差對物體進(jìn)行定位，而不是基于目標(biāo)到達(dá)基l站的絕対時(shí)間對物體進(jìn)行定位。

LoRa終端定位不需要額外的硬件支撐，但基l站之間需要準(zhǔn)確的時(shí)間同步。每個(gè)被接收到的上行數(shù)據(jù)幀會獲得一個(gè)準(zhǔn)確的時(shí)間戳，作為數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的一部分被轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器將對同一個(gè)數(shù)據(jù)幀的多個(gè)接收進(jìn)行排序，將所有包含該數(shù)據(jù)幀時(shí)間戳的元數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，并從定位解算器請求一個(gè)定位計(jì)算。在美國，聯(lián)邦通信委l員會(FCC)負(fù)責(zé)制定這些規(guī)定，而在歐洲“歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究所(ETSI)”才是監(jiān)管機(jī)構(gòu)。在一個(gè)給定的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)中，基本的定位解算函數(shù)將計(jì)算不同基l站接收的時(shí)間差，然后通過這個(gè)時(shí)間差測算終端到不同基l站的距離?；赥DOA的算法有很多，主要包括Chan算法、Taylor算法和Fang算法。