物联网设备的新型定位方式:LoRa

        阿里巴巴联合浙江大学物联网实验室陈积明教授和史治国教授,共同编写的《物联网操作系统AliOS Things探索与实践》正式发布。本书包含探索和实践两部分内容。前五章详细介绍了AliOS Things内核和各类组件功能。在此基础上,书的后半部分给出了五个移植教程和操作实例,帮助读者快速使用AliOS Things进行物联网应用开发。该书已作为教学教材应用于高校的物联网课程培训,获得了老师和学生们的广泛好评。



《物联网操作系统AliOS Things探索与实践》正式发布


        2018年10月24日上午,“CCF走进高校”活动在物联网实验室贺诗波研究员的主持下成功召开。CCF最高成就奖——“王选奖”获得者、CCF常务理事和会士、物联网专业委员会主任李建中教授带来了题为《数据可用性的理论和技术:大数据研究的一个重要方面》的主题报告。李建中教授从数据可用性表达机理、数据可用性判定理论、数据错误发现与修复和弱正确数据上的计算四个方面进行阐述,分别对何为数据集合可用、数据集合是否可用、如何发现修复数据集合中的错误、如何在错误数据集合上运算四个问题展开探讨,并在讲解过程中结合自己的研究实例,引发了大家关于数据可用性的思考。


李建中教授进行主题演讲


        11月3日晚,物联网实验室的学长在浙江大学物联网技术学生俱乐部做了主题报告,向同学们介绍了浙江大学物联网实验室的研究方向和课题,报告中详细讲解了基于LoRa定位的研究课题,从LoRa节点的低功耗设计、节点定位算法、位置估计与优化三个方面对LoRa定位系统进行了介绍和分析,并针对物联网设备中的定位问题进行了热烈的讨论。


  

 实验室研究课题分享


        物联网设备定位技术可广泛应用于智能仓储、智慧农牧业以及资产定位等工业生产与人们的生活中。物联网设备的定位包含室外与室内两种场景,在室外场景中,通常使用的是基于GPS或GNSS的卫星定位系统。卫星定位需要设备终端包含支持GPS的IC,从而显著地增加了终端的成本与能量消耗。而低功耗广域物联网的应用场景对终端电池消耗与节点成本有严格的要求,所以传统基于GPS的定位解决方案不适合该场景。另一方面,在室内环境中,卫星信号弱,无法通过GPS获取有效的位置信息。当前主流的方案包括基于Wi-Fi和BLE的室内定位技术。终端节点通过根据接收信号强度(RSSI)估计与发射端之间的距离来定位,距离匹配前需要提前部署大量的信标并采集记录部署环境中的RSSI分布情况。该类方案随着应用环境的扩大成本会迅速上升,同时基于RSSI的距离匹配也难以满足对定位精度要求高的应用场景。针对以上问题,基于 LoRa的定位方法是在低功耗广覆盖领域的又一次探索。


        与GPS报文传输定位的原理不同,LoRa定位基于节点与基站通信时的信号传输时间与信号强度RSSI值对节点与基站间的距离进行估计。

 


  

LoRa网路结构


        LoRaWAN终端节点发送的数据包会被其所在网络范围内的所有网关接收,网关会将接收到的相同数据包发到网络服务器,使用内置于最新一代网关中的专用硬件和软件捕获高精度的信号到达时间。定位算法通过比较到达时间、信号强度、信噪比等参数来计算终端节点的位置。


        LoRa定位功耗更低且穿透特性强,可用于室内场景。在研究过程中,探索与实践了传统的指纹定位、多边定位等方法,并提出了新颖的优化方法提高了LoRa定位的精度。


LoRa节点与定位终端


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