Usando LoRa para geolocalização
A geolocalização LoRa é uma solução sem GPS para redes de área ampla e baixa potência. Os sensores habilitados para LoRa suportam aplicativos de rastreamento usando técnicas de diferença de tempo de chegada (TDOA) para determinar a localização aproximada de um dispositivo, com precisão até o quarteirão mais próximo. Vamos assistir ao vídeo a seguir para saber mais.
(Tempo: 5:03 minutos)
Conforme observado no vídeo, todos os gateways e dispositivos em uma rede LoRaWAN devem ter relógios altamente precisos que são sincronizados entre si - até o nanossegundo. Quando um dispositivo transmite um sinal, todos os gateways ao alcance recebem o sinal e o repassam ao servidor de rede. O servidor de rede calcula a localização do dispositivo com base no TDOA, RSSI e SNR. Para que isso seja bem-sucedido, no entanto, os pacotes de dados devem ser recebidos por pelo menos três gateways. Quanto mais gateways receberem e encaminharem o sinal, mais precisos serão os resultados.Melhorando a geolocalização com marcação fina de tempo
Para entender como a marcação fina de tempo funciona, vamos ver um exemplo. Digamos que você tenha um dispositivo com um chip LoRa e gateways com um processador compatível com esse recurso. O dispositivo envia um pacote de dados. Quando cada gateway no intervalo recebe o pacote, ele armazena o tempo preciso de chegada (TOA) em nanossegundos. O gateway mais próximo do dispositivo recebe o pacote primeiro; e os mais distantes recebem o pacote depois. Quando o pacote é recebido por pelo menos três gateways, o dispositivo pode ser localizado com base na diferença de tempo de chegada (TDOA) do pacote em cada gateway.
Você também pode ver desta forma: quando você joga uma pedra em um lago, ela cria um efeito de ondulações. Presuma que estabelecemos portais em diferentes locais do lago. Quando a pedra atinge a água, a água se quebra em ondulações que se espalham na mesma proporção em todas as direções. Como os portais estão a distâncias diferentes da pedra, as ondulações atingem cada portal em momentos diferentes. Com base nessas diferenças de tempo, podemos estimar a posição da pedra.
Da mesma forma, um dispositivo habilitado para LoRa (a pedra) envia um pacote de dados (as ondulações) que é então marcado com a hora em cada gateway para localizar o dispositivo. Após o pacote de dados ser recebido pelos gateways, cada marcação de tempo é enviada para a nuvem, onde as marcações de todos os gateways de recebimento são usados para calcular a localização do dispositivo. A precisão da localização é geralmente de 75 a 150 metros, dependendo do canal de rádio, linha de visada ou condições de multicaminho, bem como do número de gateways de recebimento.
Ao habilitar a geolocalização baseada em TDOA, que é uma função habilitada pela rede, as marcações finas de tempo tornam a localização de ativos mais fácil, mais acessível e mais eficiente; não há impacto adicional no dispositivo final e o dispositivo não precisa de um chip GPS.
Implementações práticas de marcação fina de tempo
Existem vantagens práticas quando se trata de implementar um gateway que suporte marcação fina de tempo. Por exemplo, se você já possui sensores com chips LoRa monitorando a temperatura em seus caminhões de entrega e também precisa rastrear a localização dos caminhões, configurar gateways que utilizam tais processadores permite rastrear os caminhões e monitorar suas temperaturas, tudo com um único dispositivo habilitado para LoRa. À medida que o caminhão viaja, o dispositivo envia pacotes para os gateways dentro do alcance. Com o recurso Fine Timestamp, toda vez que um gateway recebe um pacote de um dispositivo, ele anexa uma marcação fina de tempo (em nanossegundos) e envia os dados para a rede e servidores de aplicativos. Os servidores então enviam os dados de carimbo de data/hora para a nuvem, onde um solucionador de localização TDOA calcula a localização do dispositivo com base nas diferentes marcações de data/hora recebidas dos vários gateways.