一种LoRa设备定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种LoRa设备定位装置，包括LoRa数据收发单元、LoRa天线阵列接收定位单元、中央处理控制单元和双向数据接口单元，所述的中央处理控制单元分别与LoRa数据收发单元、LoRa天线阵列接收定位单元和双向数据接口单元连接，所述的LoRa天线阵列接收定位单元包括依次连接的天线阵列、匹配电路、射频前端和集成芯片。与现有技术相比，不需要时间同步和建立指纹库，实现了高精度定位。与现有技术相比，实现了LoRa设备的定位，而且不需要时间同步和建立指纹库，实现了高精度定位，同时具备成本低的优点。成本低的优点。成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种LoRa设备定位装置


[0001]本技术涉及无线定位领域，尤其是涉及一种LoRa设备定位装置。

技术介绍

[0002]随着物联网技术的快速崛起，大量设备定位需求随之而来。传统的WIFI、蓝牙、ZigBee等无线技术可以一定程度上弥补GPS在室内定位误差较大的问题，但是受限于通信距离无法替代GPS在室外的应用。在室外定位方案中，为了获得更低的功耗，普遍采用LPWAN技术，如SubG授权频段的NB
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IOT技术、SubG非授权频段的SIGFox与LoRa。其中，LoRa凭借自身抗干扰能力强、组网拓扑简单和成本低的特点得到广泛应用。
[0003]现有技术中，LoRa领域常用的定位方式主要分为基于RSSI信号强度的定位与基于时间同步的定位两种，典型方案有RSSI指纹定位、TDoA时间差定位或者二者相结合的方案，RSSI定位是根据信号强度和距离的关系来计算位置，由于信号强度与距离是非线性关系，加上信号强度受很多因素影响会不稳定，而TDoA技术利用时间差进行定位，只有时间同步越准确，才会使得工作时采集到的时间差越准确，但是在实践中，时间同步不好把控，这两种方式定位精度普遍不够理想。因此，LoRa结合其他无线技术的定位方案也随之出现，如结合蓝牙、GPS或者UWB等联合定位方案，但是成本也相应大幅增加。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服上述现有技术存在的定位精度不够理想和成本高的缺陷而提供一种LoRa设备定位装置。
[0005]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：<br/>[0006]一种LoRa设备定位装置，包括LoRa数据收发单元、LoRa天线阵列接收定位单元、中央处理控制单元和双向数据接口单元，
[0007]所述的中央处理控制单元分别与LoRa数据收发单元、LoRa天线阵列接收定位单元和双向数据接口单元连接，
[0008]所述的LoRa天线阵列接收定位单元包括依次连接的天线阵列、匹配电路、射频前端和集成芯片。
[0009]进一步地，所述的LoRa数据收发单元包括依次连接的天线、匹配电路、射频开关、射频前端和LoRa收发机。
[0010]进一步地，所述的天线为LoRa设备专用非授权无线电频段天线。
[0011]进一步地，所述的集成芯片为FPGA芯片。
[0012]进一步地，所述的中央处理控制单元包括微处理器和微控制器。
[0013]进一步地，所述的微处理器为ARM CORTEX
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A系列微处理器。
[0014]进一步地，所述的微控制器为ARM CORTEX
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M系列微控制器。
[0015]进一步地，所述的双向数据接口单元包括有线数据接口和无线数据接口。
[0016]进一步地，所述的有线数据接口包括标准SPI总线、UART异步传输串口、标准IIC总
线和通用GPIO。
[0017]进一步地，所述的有线数据接口和无线数据接口同时支持有线方式和无线方式，有线方式包括RS458、RS232、CAN和以太网，无线方式包括WIFI、4G和蓝牙。
[0018]与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
[0019]1.本技术包括LoRa数据收发单元、LoRa天线阵列接收定位单元、中央处理控制单元和双向数据接口单元，与现有技术相比，本技术采用了LoRa天线阵列接收定位单元，其中的天线阵列、匹配电路、射频前端和集成芯片实现了LoRa设备的定位，而且不需要时间同步和建立指纹库，实现了高精度定位，同时具备成本低的优点。
[0020]2.本技术中集成芯片采用FPGA芯片，实现了获得定位数据时不影响LoRa数据的正常传输，进一步实现了高精度定位。
附图说明
[0021]图1为本技术装置的结构图；
[0022]图2为本技术LoRa AoA测量示意图；
[0023]图3为本技术装置的硬件框图；
[0024]图4为本技术LoRa+MCU设备硬件框图；
[0025]图5为本技术LoRa SoC设备硬件框图；
[0026]图中标记说明：
[0027]1—LoRa数据收发单元、11—天线、12—射频开关、13—LoRa收发机、2—LoRa天线阵列接收定位单元、21—天线阵列、22—集成芯片、3—中央处理控制单元、4—双向数据接口单元、5—匹配电路、6—射频前端。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0029]本实施例提出一种LoRa设备定位装置，见图1，为基于LoRa的定位装置结构图，包括LoRa数据收发单元1、LoRa天线阵列接收定位单元2、中央处理控制单元3和双向数据接口单元4，所诉的中央处理控制单元3分别与LoRa数据收发单元1、LoRa天线阵列接收定位单元2和双向数据接口单元4连接，主要实现对LoRa设备的定位并对消息数据、位置数据进行转发的功能，核心解决了LoRa I/Q数据的获取问题。
[0030]具体地，LoRa数据收发单元1包括依次连接的天线11、匹配电路5、射频开关12、射频前端6和LoRa收发机13，主要实现与LoRa设备的双向通信与LoRa数据包信号质量的获取功能。
[0031]其中，具体的接收工作方式：LoRa设备发出的信号，经由频段匹配的天线接收，再经匹配电路5进行滤波，再经切入接收链路的开关进入射频前端6进行调谐、混频、模数转换，再经LoRa收发机13中的接收机进行解调，得到的LoRa数据包和信号质量传输至中央处理控制单元3。
[0032]其中，具体的发送工作方式：中央处理控制单元3传输待发送数据包至LoRa收发机
13，再由发射机进行LoRa调制，经射频前端6进行射频调制，经切入发送链路的开关、匹配电路5传输，最后由天线11辐射至空中，其中，射频开关12与LoRa收发机13的参数由中央处理控制单元3下发。
[0033]具体地，LoRa天线阵列接收定位单元2包括依次连接的天线阵列21、匹配电路5、射频前端6和集成芯片22，主要实现对接收LoRa信号的AoA角度解算和位置坐标计算的功能。
[0034]其中，具体的工作方式：LoRa设备发出的信号，经由频段匹配的天线阵列21接收，再经匹配电路5进行滤波，再经切入接收链路的开关进入射频前端6进行调谐、混频、模数转换，得到的多组I/Q信号数据由集成芯片22进行并行处理，采用现有AoA定位算法，根据每组I/Q数据的相位差计算角度值，再根据多个角度确定发出该LoRa信号的设备的相对坐标，并将多组坐标传输至中央处理控制单元3，其中，集成芯片22中的LoRa解调参数与AoA定位算法参数由中央处理控制单元3下发。在本实施例中，集成芯片采用FPGA。
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LoRa设备定位装置，其特征在于，包括LoRa数据收发单元(1)、LoRa天线阵列接收定位单元(2)、中央处理控制单元(3)和双向数据接口单元(4)，所述的中央处理控制单元(3)分别与LoRa数据收发单元(1)、LoRa天线阵列接收定位单元(2)和双向数据接口单元(4)连接，所述的LoRa天线阵列接收定位单元(2)包括依次连接的天线阵列(21)、匹配电路(5)、射频前端(6)和集成芯片(22)。2.根据权利要求1所述的一种LoRa设备定位装置，其特征在于，所述的LoRa数据收发单元(1)包括依次连接的天线(11)、匹配电路(5)、射频开关(12)、射频前端(6)和LoRa收发机(13)。3.根据权利要求2所述的一种LoRa设备定位装置，其特征在于，所述的天线(11)为LoRa设备专用非授权无线电频段天线。4.根据权利要求1所述的一种LoRa设备定位装置，其特征在于，所述的集成芯片(22)为FPGA芯片。5.根据权利要求1所述的一种LoRa设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏程，方逸洲，赵中瑞，马之远，张青野，
申请(专利权)人：上海仪电集团有限公司中央研究院，
类型：新型
国别省市：