无线模块实地测距
发表日期:2019-5-6 16:16:19   浏览次数:0

测试是我司客户进行的实地测距,进行测距的产品是我司LoRa1280无线模块,LoRa1280的工作频率范围是2.4G,支持船型UART接口和SPI接口,在测试过程中只使用了SPI接口。LoRa1280支持LoRa带宽为203khz,406khz,812khz和1625khz

第一次测试:短距离测试

测试工具:

将LoRa1280无线模块插入到面包板上进行的,最初的时候没办法将LoRa1280无线模块插入到面包板中,客户自己制作了一个适配器,如图:

测试环境:

客户居住的地方叫什罗普郡的沃尔科特大厅,房子面前有一个很大的露天场地

下图是第一次测试的结果(图中是一些初步测距代码和测试距离)

第二次测试:远距离测试

 测试工具:

首先,先将LoRa1280无线模块连接上2.4Ghz天线,还制作了一些Mikrobus和面包板,如图:

较大的绿色PCB是客户设计的基于ATMega328P的Mini Logger。它可以配备Mikrobus兼容板插头。LoRa1280无线模块需要比标准Mikrobus模块提供的更多引脚,因此客户在Busy和DI03引脚的两侧为正常8添加了两个引脚。LoRa1280无线模块设计是用于标准的2 x 8路Mikrobus插座。这要求连接到Mikrobus AN引脚的引脚是双模拟\数字引脚。

测试环境:

在客户居住的加的夫北部有一个山脊,位置比客户房子位于城市的位置高约150M。从山脊可以欣赏到城市的美景,客户的房子上连接6M桅杆顶部的LoRa1280无线发射模块,从山脊到桅杆上的设备有一条相对清晰的视线,距离为4.4km。

客户自己编写了测距软件,它首先以高功率(10dBm!)发送测距请求并报告测距请求是否完成。然后降低发射功率并进行另一个测距请求。通过这种方式,可以计算出测距工作所需的最小功率。

在4.4公里的链路上,测距范围降至-14dBm。因此,如果使用全功率,10dBm,则该测试表明测距可能有超过69km的工作。从4.4公里的测试结果来看,LoRa1280无线模块可以胜任更长的距离,所以客户打算测量从卡迪夫北部穿过布里斯托尔河道到门迪普丘陵的40公里山顶到山顶的视线距离。

40km测距测试

40公里连接测试的加的夫位置位于城市北部(海拔264米),40公里视线的另一端是位于布里斯托尔通道另一侧的Mendips的Black Down(海拔325米)

地图上的马可尼(Marconi)路线是马可尼先生在1897年第一次水上无线电传输的地方。

该路线在路线中间具有良好的视线和足够的高度,以减少菲涅耳区域效应,请参见下面的剖面图。

在加的夫一端有一个LoRa1280无线模块测距接收器固定在一个杆上,另一个用于基本链路测试。以下是40km测试环境;


在Mendips端,有一组匹配的设备,一个用作测距测试发起者/发射器,另一个用于接收基本链路测试包。将结果记录到微型SD卡中以供以后分析。

在加的夫端,LoRa1280无线模块测距接收器将在Mendips端监听发射机的测距请求并发送响应。两端使用基本的2dBi天线。

在Mendips端,测距请求发送器将在测试序列开始时发出长蜂鸣声,发送10dBm的测距请求,然后发送9dBm,8dBm等。如果测距请求成功,那么将是短蜂鸣声。因此,为了在测距停止工作时计算功率水平,您只需要听到长哔声,然后计算短蜂鸣声。

测距的LoRa设置为SF10和带宽406khz,这是SX1280允许测距模式的最长范围设置。在最长范围模式下应该存在8dBm的链路缺点,SX1280可以设置为点对点LoRa。 

测量计算

由于客户还没有在测距测试代码中完全实现测距结果计算,因此程序将从测距结果寄存器(3个字节)中读取结果,并将结果记录到记录器上的SD卡中。用于上述'4.4km测距测试'的路径用于测试和校准测距功能。在Google地图上测量的地面距离为4.42km。SX1280的平均测距结果为24515.这给出了0.1803米的转换系数。

Cardiff to Mendips链接的平均测距结果为225982.应用0.1803转换因子给出了40.745km的距离。从Google地图获取的距离为40.65公里。因此,SX1280测距的实际测量值为+ 0.2%。

总结

在40km链路上接收到的测距请求低至4dBm。这意味着在10dBm的潜在范围为80km LOS。即使是两端适度改进的天线(参见上面的天线比较)也可以使这个范围加倍。

点对点模式,SF12和带宽203khz的最长范围设置应该在上述测距设置SF10和带宽406khz上具有8dBm的链路优势。将此8dBm链路优势转换为测距设置,表明在200km区域内点对点是LoRa的潜在范围。


实际测试人:Stuart Robinson


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