工業(yè)人員定位系統(tǒng)中應用的無線技術有多種,WIFI技術、LoRa技術、zigbee、IEEE 802.15.4協(xié)議等等,那么,在定位應用領域,WIFI定位技術與LORa定位技術有什么區(qū)別呢?
WIFI目前是相對成熟且應用較多的無線通信技術,這幾年有不少公司投入到了這個領域。WiFi室內(nèi)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,即最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(wǎng)絡,就可能成為數(shù)據(jù)源。該技術具有便于擴展、可自動更新數(shù)據(jù)、成本低的優(yōu)勢,因此最先實現(xiàn)了規(guī)?;2贿^,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(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)象尤其嚴重。
WiFi定位可以實現(xiàn)復雜的大范圍定位,方便組網(wǎng),很容易架設在現(xiàn)有的無線wifi網(wǎng)絡
wifi定位可以于醫(yī)療機構、主題公園、工廠、商場等各種需要定位導航的場合
wifi定位所用的wifi標簽是非標設計,只是數(shù)據(jù)格式參照802.11b格式,不支持標準wifi協(xié)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(fā),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(xié)議,標準化的路由器不支持非標協(xié)議。
wifi標簽功耗較大,連續(xù)發(fā)射電流在200ma以上,電池壽命限制了wifi定位標簽的推廣使用。
wifi標簽成本相對較高,不利于大幅度推廣商用。
wifi定位存在嚴重的同頻干擾問題,系統(tǒng)會相互影響。
LoRa 技術是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(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。目前,LoRa模塊主要在全球免費頻段運行,包括433、868、915MHz等。
LoRa網(wǎng)絡主要由終端(可內(nèi)置LoRa模塊)、網(wǎng)關(或稱基站)、Server和云四部分組成,應用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。一般說來,傳輸速率、工作頻段和網(wǎng)絡拓撲結構是影響傳感網(wǎng)絡特性的三個主要參數(shù)。
Lora傳輸速率的選擇將影響系統(tǒng)的傳輸距離和電池壽命;
Lora工作頻段的選擇要折中考慮頻段和系統(tǒng)的設計目標;
而在FSK系統(tǒng)中,Lora的網(wǎng)絡拓撲結構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技術融合了數(shù)字擴頻、數(shù)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(yè)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(fā)生了徹底的改變。前向糾錯編碼技術是給待傳輸數(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。
這一技術減少了以往創(chuàng)建“自修復”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)字擴頻調(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,最高可使用4096碼片/比特中的最高擴頻因子。
通過使用高擴頻因子,LoRa技術可將小容量數(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的,而數(shù)據(jù)具有相關性,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的最小信噪比(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方式與這一結果差距為28dB,這相當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技術我們能夠以低發(fā)射功率獲得更廣的傳輸范圍和距離,
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