[发明专利]一种LoRa窄带物联网终端节点定位的方法

权利要求书

1.一种LoRa窄带物联网终端节点定位的方法，其特征在于：基于LoRa终端节点自身信号体制，利用LoRa终端节点与不少于3个锚节点间的信息交换和协调进行LoRa终端节点定位，包括以下步骤：

(1)部署不少于3个LoRa锚节点，均配置GNSS定位模块，安装在不同的位置，作为LoRa终端节点定位的参考节点；

(2)各LoRa锚节点之间通过卫星导航系统进行时间同步；

(3)LoRa终端节点处于不少于3个LoRa锚节点的通信范围内的地方；

(4)LoRa终端节点向LoRa锚节点广播一个定位数据包，LoRa锚节点记录接收该定位数据包的接收时间戳和待定位节点ID；

(5)接收到定位数据包的各LoRa锚节点向网关发送一个新的数据包，网关将各LoRa锚节点发来的数据包转发到后台服务器进行定位解算，最终得到某ID号的终端节点的位置。

2.根据权利要求1所述的LoRa窄带物联网终端节点定位的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述各LoRa锚节点之间通过卫星导航系统进行时间同步，还包括通过卫星导航系统对各LoRa锚节点进行精准定位，测得锚节点的地理位置数据，并存储至后台服务器，为之后的算法处理提供相关数据。

3.根据权利要求1或2所述的LoRa窄带物联网终端节点定位的方法，其特征在于：步骤(5)中，所述定位解算采用TDOA定位算法，通过终端节点广播一个简单的定位数据包到达多个锚节点的到达时间差，从而测量出距离差，再利用双曲线进行定位，计算出待测LoRa终端节点的坐标位置，具体过程如下：

设终端节点PN的位置坐标为(x，y)，参与定位的各锚节点的位置坐标为(x_i，y_i)，i＝1，2，...，n；终端节点PN与第i个锚节点间的距离为：

以第一个锚节点作为基准，则终端节点PN与各锚节点之间的距离可表示为：

R_si＝R_s-R₁(s＝2,3，...，M) (2)

由式可得R_s²＝(R_s1+R₁)²＝R²_s1+2×R_s1×R₁+R₁² (3)

代入坐标后可表示为：

(x-x_s)²+(y-y_s)²＝R_s1²+2×R_s1×R₁+R₁² (4)

将代入上式，

并令k_i＝x_i²+y_i²,x_si＝x_s-x_i，化简整理得：

2·R_s1·R₁+2·x_s1·x+2·y_s1·y＝k_s²-k₁²-R_s1² (5)

M＝3时，可以得到：

利用上式求解出x和y，将其代入R₁中，便可求出R₁的值，剔除不符合物理意义的负数结果，把正值代入(6)中即可得到终端节点PN坐标估计。