LoRaWan - 是否可以跟踪运动员?

LoRaWan - is it possible to track athletes?

很长一段时间以来,我一直在研究 LoRaWan 技术来解决运动跟踪问题(特别是定向运动),但信息非常零散且矛盾。我想知道实施下面描述的方案有多困难。欢迎链接到硬件示例、有关该主题的合适文章,以及一般的任何思考材料。

给定: 例如,在 5 * 5 公里的起伏森林地形上,设有控制点,运动员 运行 沿着它并访问这些点。岩石、建筑物等会使地形变得复杂

一个任务: 记录运动员到检查站的情况。如果运动员距离该点 1-5 米,则访问成功。向运动员提供反馈(他已经成功的灯光和声音信号,他可以继续下一个点)。将运动员 ID 和访问点 ID 传输到基站。理想情况下,传输运动员的位置(GPS 跟踪)。

要求(按优先级递减顺序):

  1. 无损通讯,信号丢失不可接受
  2. 运动员可穿戴设备的价格不应超过 40 欧元,最好不要超过 10 欧元。 (最多 5 欧元通常是绝对成功的)。检查点设备的价格不应超过 50 欧元。 (检查点必须防风雨)。
  3. 如果可以的话,不要太贵的基站。来自 The Things Network 的“户外”站价值约 450 欧元。看起来很贵。电台可以放在温暖的地方(比如车里),外面只有一根天线。
  4. 易于部署和编程。理想情况下,只需打开所有内容并以 CSV 格式(例如)收集数据以供稍后处理。稍微少一点——用任何高级语言(python、C# 等)编写处理程序的能力。
  5. 在网状网络中组织控制点的可能性,以防其中之一超出可靠接收范围,或者通过安装额外的中继节点轻松扩大范围的能力。

谢谢!

也许吧。但 LoRaWAN 可能不是这项任务的最佳选择。

本地化

首先,仅使用 LoRaWAN 无法以所需的精度定位节点。为此,您需要使用其他东西,可能是蓝牙信标。 whitepaper 基于 RSSI 和 RX 时间的 LoRaWAN 本地化,但这需要至少三个网关,并为您提供可能 100m 的精确度和精确的 RX 时间,并非所有网关都能以所需的精度记录(通常仅当 GPS 接收器也存在且当前已连接时)。

延迟

class 台设备与 LoRaWAN 的通信往返需要 1 到 5 秒,因为上行链路和下行链路 RX 之间存在固定延迟 windows。这对于运动员反馈来说可能不太理想(我不熟悉定向运动,但我希望运动员不要在检查站逗留)。另一方面,电池寿命可能不是此应用程序的关注点,因此可以切换到 class C,其中下行链路始终是可能的。所有基于云的处理和到可能通过 GSM/3G/LTE 连接的网关的下行链路仍然需要时间。也总是有一些丢包和重传需要时间。

在欧盟,868MHz 左右最常见的 ISM 频段也有占空比限制,因此较大的数据包可能需要更长的时间来重新传输,具体取决于实施情况(更好的实施跟踪一个小时内的占空比,因此可能会出现不常见的短“突发”通信)。

因此在实践中,您的设备应该在本地决定对运动员的反馈,而无需等待服务器连接。这也意味着信标 and/or 设备必须可靠地记录访问。

可靠性

我所知道的 LoRaMAC 实现中并没有提供开箱即用的无损通信。您必须在设备上实施数据包队列。

无网格

LoRAWAN 中没有内置的网格(当然你可以自己实现或适配一个,但这不利于“易于开发”),但你可以轻松添加更多网关,足以满足其中之一接收上行数据包。在对定向运动感兴趣的森林中,我希望您无论如何都需要多个网关才能快速接收。 LoRaWAN 在视线范围内工作得很好,但障碍物会减少范围并且它不会穿透山丘。如果你只想要最后的数据,它会很好,但是你根本不需要LoRAWAN,所以一旦你实现了一个可靠的数据包队列,它就是成本和数据传输速度之间的权衡。