發(fā)布時(shí)間：2020-08-06 19:25

【摘要】：目前室外定位主要依賴于全球定位系統(tǒng),但它的信號(hào)易受遮擋,數(shù)據(jù)通信需要借助3G/4G網(wǎng)絡(luò),而基站的架設(shè)成本十分高昂。LoRa作為一種新興的物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù),信號(hào)的穿透力強(qiáng),網(wǎng)絡(luò)部署成本低,覆蓋面積廣。因此,本文選擇基于LoRa的定位技術(shù)作為研究?jī)?nèi)容。定位時(shí)可以利用無(wú)線信號(hào)傳播過(guò)程中的各種特征參數(shù),主要有接收信號(hào)強(qiáng)度、信號(hào)到達(dá)角度、信號(hào)到達(dá)的時(shí)間、信號(hào)到達(dá)不同網(wǎng)關(guān)的時(shí)間差這四種。本文對(duì)利用這四種特征參數(shù)進(jìn)行定位的方法進(jìn)行了介紹、分析,根據(jù)LoRa的技術(shù)特點(diǎn)選出最合適方法,即TDOA方法來(lái)進(jìn)行LoRa定位。影響TDOA定位精度的一個(gè)主要因素是網(wǎng)關(guān)之間的同步效果,本文針對(duì)網(wǎng)關(guān)之間由于不嚴(yán)格同步導(dǎo)致存在相對(duì)時(shí)間誤差,影響定位精度的問(wèn)題提出了一種基于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)輔助的LoRa定位算法,仿真結(jié)果表明,在網(wǎng)關(guān)之間相對(duì)時(shí)間誤差較大時(shí),該算法相比于傳統(tǒng)的chan、Taylor、遺傳算法定位精度更高,并且在某些網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)比較大的時(shí)間偏差的情況下,仍能精確定位,具有更強(qiáng)的魯棒性。本文提出的基于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)輔助的LoRa定位算法只需要數(shù)據(jù)包到達(dá)網(wǎng)關(guān)的時(shí)間信息,當(dāng)待定位終端的位置固定或移動(dòng)的周期與業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送周期相對(duì)一致時(shí),不需要發(fā)送特定的定位報(bào)文,可以使用業(yè)務(wù)報(bào)文的發(fā)送和到達(dá)時(shí)間戳信息來(lái)進(jìn)行位置解算。當(dāng)待定位終端的移動(dòng)的周期與業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送周期不一致時(shí),如果業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送的發(fā)送周期不便調(diào)節(jié)或終端本身沒(méi)有業(yè)務(wù)報(bào)文要發(fā)送時(shí),就需要終端以一定頻率發(fā)送定位報(bào)文。定位報(bào)文的發(fā)送頻率與物體的跟蹤定位效果成正比,如果要實(shí)時(shí)掌握移動(dòng)物體的位置情況,必然要求一個(gè)較高的發(fā)送頻率,這會(huì)破壞LoRa的低功耗特性。所以本文中提出一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)未來(lái)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來(lái)自適應(yīng)調(diào)整定位報(bào)文發(fā)送頻率的算法。移動(dòng)物體的行為自然存在周期性和規(guī)律性。例如,鳥(niǎo)類(lèi)每年都有遷徙模式,人們通常會(huì)在固定時(shí)間沿固定軌跡活動(dòng),例如上下班,從公司到食堂等。因此,本文提出一種發(fā)現(xiàn)移動(dòng)物體活動(dòng)的熱點(diǎn)和周期性行為的算法,通過(guò)一個(gè)概率分布矩陣來(lái)描述移動(dòng)物體在不同時(shí)刻位于不同地區(qū)的概率。通過(guò)這個(gè)概率分布矩陣來(lái)預(yù)測(cè)移動(dòng)物體未來(lái)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),進(jìn)而調(diào)節(jié)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位報(bào)文的頻率,即本文提出的移動(dòng)終端的低能耗BALPA算法。本文在一個(gè)真實(shí)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明該算法針對(duì)周期性比較高的移動(dòng)物體的軌跡,能夠在不增大軌跡誤差的前提下,降低定位報(bào)文發(fā)送頻率,節(jié)約終端能耗。但具體的節(jié)約效果要視物體在一個(gè)周期內(nèi)位于熱點(diǎn)的時(shí)間占整個(gè)周期的比例和熱點(diǎn)面積占整個(gè)活動(dòng)范圍的比例而論。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.44;TN929.5
【圖文】：

LoRa層結(jié)構(gòu)

LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

接收窗口示意圖

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 郭華;;TDOA定位技術(shù)的基本原理和算法[J];西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào);2007年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 戴偉;吳文南;吉銀;;基于LoRa和NB-IoT的北斗定位的應(yīng)用研究[A];第九屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)論文集——S01 衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)[C];2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 虞閣飛;基于LoRa的LPWAN節(jié)能技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2018年

2 林鄧國(guó);基于GPS的恒溫晶振頻率校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];中南民族大學(xué);2015年

3 張延雄;GPS精確授時(shí)及其快照數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2782858