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發布時間:2020-12-16 13:41  
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無線傳感器
3、硬件與軟件平臺。房主還可以使用無線空氣傳感器來檢測空氣中的有害氣體,如壹氧化碳。無線傳感器網絡的發展很大層度上取決于能否研制和開發出適用傳感器網絡的低成本、低功耗的硬件和軟件平臺。目前,主流低功耗傳感器硬件和軟件平臺都采用了低功耗電路與系統設計技術和功耗管理技術,這些平臺的出現促進了無線傳感器網絡的應用和發展。傳感器節點硬件平臺可分為3類:增強型通用個人計算機、專用傳感器節點和基于片上系統的傳感器節點。軟件平臺,典型軟件平臺包括:TinyOS、nesC、TinyGALS等。
無線振動傳感器
工作在授權頻段的窄帶物聯網NB-IOT(Narrow Band Internet of Things)技術和非授權頻段LoRa(Long Range)技術,是LPWAN的典型代表。設備狀態監測和故障診斷技術是目前世界上比較先進的設備維護手段之一。NB-IoT技術構建于蜂窩網絡,可直接部署于GSM網絡。LoRa技術得益于其免費頻段的自組網優勢,可以由用戶自行架設到環境惡劣、偏遠等信號盲區,實現區域內的無線專網覆蓋。在低功耗物聯網中,首先需要面對的是如何評估無線傳感器網絡對監控區域的覆蓋性能,即如何評估或判定當前監控區域的覆蓋情況。本文給出以LoRa為代表的LPWAN技術,提出基于該技術實現的網絡覆蓋性能評估。通過對相關模擬仿l真軟件比較和分析,得出LoRaSim所模擬的網絡規劃更符合實際場景中的無線傳感器網絡傳輸。LoRaSim通過數據包接收率、數據包碰撞率、網絡能量消耗參數等,對網絡覆蓋性能進行評判。
LoRa振動傳感器
基于TDOA的LoRa定位
依據LoRaWAN協議的功耗低、覆蓋范圍廣的特點,LoRa定位適用于追宗移動響應慢、低頻的目標,不適用于實時、高頻移動的跟蹤。微機電系統的優點是:體積小、重量輕、功耗低、耐用性好、價格低廉、性能穩定等。當3個及3個以上基l站同時接收到某一個LoRa終端的LoRaWAN幀結構數據時,終端的位置信息可以通過TDOA技術得到。
LoRa終端定位不需要額外的硬件支撐,但基l站之間需要準確的時間同步。TOA則通過測量無線傳播信號在兩點間的傳播時間乘以傳播速度得到距離。每個被接收到的上行數據幀會獲得一個準確的時間戳,作為數據幀結構的一部分被轉發到網絡服務器。網絡服務器將對同一個數據幀的多個接收進行排序,將所有包含該數據幀時間戳的元數據進行分組,并從定位解算器請求一個定位計算。在一個給定的數據幀結構中,基本的定位解算函數將計算不同基l站接收的時間差,然后通過這個時間差測算終端到不同基l站的距離。基于TDOA的算法有很多,主要包括Chan算法、Taylor算法和Fang算法。
基于TDOA的Taylor級數展開算法。網絡的數據包獲取率、數據包碰撞率、網絡能量消耗的變化較小,網絡性能較好。Taylor級數展開算法是一種遞歸算法,在每一次遞歸中通過求解TDOA測量誤差的局部蕞小二乘解,改進對信號源的估計位置。Taylor級數展開法通常具有較好的定位性能,但需要遞歸求解,計算量相對較大。在基l站排列不是標準排列時,算法很難保證收斂。基于TDOA的Fang算法。利用傳感器得到的TDOA測量值直接估算標簽位置,算法計算量小,在視距條件下有著很高定位準確度。