基于LPWAN的超低功耗室外定位系统开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

全球定位系统(global positioning system,简称gps)是美国政府在20世纪70年代开始研发的中距离卫星导航系统，它能覆盖地球表面绝大部分地区,为用户提供三维位置和时间服务。gps系统由空间站、地面站和用户接收机三个部分组成。其中空间站包括32个绕地球运行的gps卫星，卫星不断向外广播自己的位置和时间信息；进而地面站能够监听和控制卫星的轨道参数和运行状态；最后用户接收机收集卫星广播信号，并且需要4个卫星就能确定接收机的所处的位置。在全世界几乎所有地方，gps能全天候工作，还有独立自主定位，不需要额外的辅助设施的特点，在较为理想的环境下有高达10米的平均定位精度。因此，gps定位能渗透到人们日常生活的各种应用场景，包括交通运输行业、室外定位导航、野生动物跟踪、运动健康记录等多个领域，并诞生了基于位置的相关服务。目前，基于gps的定位技术已然十分成熟，它被广泛应用到智能手机、车辆等许多终端设备上，并提供便捷有利的定位服务。

然而，查阅国内外的相关研究工作，发现gps定位在实际应用场景仍然有功耗高的缺点。gps接收机要接收多个卫星的广播信号，判断哪些卫星可以观察到，并且要计算出卫星的星历、位置和时间，最后用最小二乘法计算出接收机的位置。整个定位过程包涵了大量的浮点运算，算法有很高的复杂度，这就导致gps接收机的功耗极大。因此引入低功耗广域网（low power wide area network，lpwan）来解决其高功耗问题。

物联网是互联网、传统电信网等信息承载体，是让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。国际电信联盟（international telecommunication union,itu）在2005年发布的《itu互联网报告2005：物联网》宣告了物联网时代的正式到来。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容和目标

本次毕业设计的内容是基于基于lpwan的超低功耗室外定位系统。lpwan中的代表技术便是lora技术。lora的全称为longrange，lora技术由semtech公司在2013年提出。目前在全球范围内，lora在433mhz、868mhz及915mhz频段上免费运行。

lora是一种基于扩频技术的低功耗长距离的无线通信技术。由于发射频率低，因此lora的信号波长较长，继而在数据传播过程中衰落较小，且lora采用了扩频技术，使得信号有较强的抗多径能力。基于以上特点，lora主要应用于远距离通信，可以为用户提供简单的长电池寿命的通信条件，继而可有效扩展传感网络。把lora作为传输数据的一种工具，使用gps进行定位跟踪，利用lora技术进行远程无线通信，实现降低定位系统的功耗。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的理论知识、技术要求以及相关资料。

第2-3周：确定方案，完成开题报告。

第4-9周：学习传感器知识，搭建传感器终端检测系统，并进行数据采集进而设计数据分析算法；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]唐山.基于lorawan的广域物联网技术研究及实现[d].电子科技大学.

[2]王毅鸿,凌朝东.基于lora的无线数据传输系统的设计与研究[j].电脑知识与技术,v.14(14):33-35.

[3]陈孔阳.面向城市环境的低功耗、高精度gps定位技术[d].中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院).