[发明专利]一种基于LoRa的低功耗远距离定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于LoRa的低功耗远距离定位方法，其步骤包括：

1)在设定区域内设置多个锚点基站，多个所述锚点基站的信号收发范围覆盖该设定区域；所述锚点基站为基于LoRa调制方式的接收机；

2)定位节点进入该设定区域后，获取所述锚点基站的频点、ID；然后从中选取至少三个所述锚点基站进行测距，并将测距结果通过LoRaWAN网络上传至定位服务器；所述定位节点为基于LoRa芯片测距的定位节点；

3)所述定位服务器根据测距结果利用三边定位算法估算出所述定位节点的位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位节点通过跳频技术依次扫描各所述锚点基站的频点，以此获取到各所述锚点基站的频点、ID；所述定位服务器将该位置转化成GPS坐标，在地图上展示该位置。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述定位节点按照信道顺序依次跳频逐一询问所述锚点基站的ID；当所述锚点基站收到定位节点发出的自身频点的信号时，将锚点基站ID、RSSI值和SNR值发回给所述定位节点，并进入待测距模式；然后所述定位节点记录收到的锚点基站ID及其对应的频点。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述锚点基站随机一个时间将锚点基站ID、RSSI值和SNR值发回给定位节点；该时间是以定位节点解调信号所需要的最小时间为基准时间，再乘于一个随机系数得到；该随机系数为大于1的数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位节点发射信号至各所述锚点基站，获取与各所述锚点基站通信的RSSI值，然后根据RSSI值排序选取至少三个所述锚点基站进行测距。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行测距的方法为：

61)所述定位节点对每一所选锚点基站发送带有该锚点基站的ID的信号来通知该锚点基站进入测距阶段；

62)所述定位节点与该锚点基站在设定时间跳频一次，然后在跳频后的频点上测距；该设定时间是由LoRa调制方式的扩频因子和带宽确定；

63)重复步骤62)多次，得到多组测距结果；然后对所有的有效测距结果取中位数，当该中位数大于设定距离时，则将其作为所述定位节点与该锚点基站的测距结果；如果该中位数小于或等于该设定距离时，则根据RSSI和该中位数来校正生成所述定位节点与该锚点基站的测距结果。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进行校正的公式为：range＝t0+t1×RSSI+t2×RSSI²+t3×RSSI³+t4×med+t5×med²+t6×med³+t7×med⁴；其中，range为校正后的测距结果，RSSI为定位节点到锚点基站的信号强度值，med为实际测距结果的中位数，参数t0～t7是经验常数。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锚点基站的频点由硬件唯一码决定；所述频点为常规2.4GHz以外的频点。

9.一种基于LoRa的低功耗远距离定位系统，其特征在于，包括多个锚点基站、定位节点和定位服务器；其中，多个所述锚点基站的信号收发范围覆盖设定区域；所述锚点基站为基于LoRa调制方式的接收机；所述定位节点为基于LoRa芯片测距的定位节点；

所述定位节点，用于进入该设定区域后，获取所述锚点基站的频点、ID；然后从中选取至少三个所述锚点基站进行测距，并将测距结果通过LoRaWAN网络上传至定位服务器；

所述定位服务器，用于根据测距结果利用三边定位算法估算出所述定位节点的位置。

10.如权利要9所述的系统，其特征在于，所述定位节点对每一所选锚点基站发送带有该锚点基站的ID的信号来通知该锚点基站进入测距阶段；所述定位节点与该锚点基站在设定时间跳频一次，然后在跳频后的频点上测距；该设定时间是由LoRa调制方式的扩频因子和带宽确定；所述定位节点与该锚点基站进行多次跳频测距，得到多组测距结果；然后对所有的有效测距结果取中位数，当该中位数大于设定距离时，则将其作为所述定位节点与该锚点基站的测距结果；如果该中位数小于或等于该设定距离时，则根据RSSI和该中位数来校正生成所述定位节点与该锚点基站的测距结果。