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COT LoRa 2.4GHz能传输多远、定位多准,我们用实测数据说话

2017/07/26
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SX1280(LoRa 2.4G)来了、COT 协议栈来了、到底可以传输多远、定位到底有多准,是大家关心的问题。

基于 SX1280(LoRa 2.4G)COT-MV1 模组可以传输多远、定位精度如何,是目前大家关心的问题。


传输距离在无线电领域是一个比较模糊难以定义的问题,受到诸多因素影响,如发射功率、接收灵敏度、天线形式、通讯速率、设备使用的地理及建筑环境、设备使用场所的电磁环境等。


为保证距离评估具有典型意义,本次测试采用室外测试、室内测试二种结构阐述可以传多远,定多准。

通过测试 LORA 2.4G 在 12.5dBm 发射功率情况下,可以实现家庭、别墅、单一楼层无盲区覆盖满足大多数应用场景。可以满足厂区、农场、高尔夫球场等大多数商业应用场景。适合区域微功率无线信号覆盖。


为什么需要区域微功率覆盖,这在大多数实时物联网、并有边缘计算需求的领域是非常需要的,例如智能家居中的门磁可以实现一节 CR2450 电池能连续工作大于 10 年,这在项目商业应用是非常重要的需求。

低功率、远距离带来的第二个好处是,传统纽扣电池可以使用,使商业应用产品的设计更加方便。


1. 室外通讯可靠性测试
测试目的:测量在室外道路工况下的通信距离与丢包率、RSSI 之间的关系


发射功率:12.5dBm


测试方法:使用 2 个 COT-MV1,一收一发,发送节点位置固定,位于道路边缘,逐渐拉远接收节点的距离,接收节点亦位于道路边缘。收发节点均架设在 1.6m 高的三角支架上。发送节点以 50%占空比连续发送数据包,接收点接收并统计信息,连续统计 1000 个数据包。改变参数进行多轮测试。


测试场地:
   


测试结果:

测试结果描述:见上表可见在通讯距离 400 米内,使用 SF5 可以可靠通讯。

测试结果描述:见上表可见在通讯距离 600 米内,使用 SF7 可以可靠通讯。

测试结果描述:见上表可见在通讯距离 860 米内,使用 SF9 可以可靠通讯,并有一定 dBm 冗余。

测试结果描述:见上表可见在通讯距离 800 米内,使用 SF12 可以可靠通讯,并有一定冗余。

 

 

 

2. 室外通讯距离测试
测试目的:一个发送节点位于较高位置的楼顶,信号的覆盖范围,以及信号的绕射能力。


发射功率:12.5dBm


测试方法:使用 2 个 COT-MV1,一收一发,发送节点位置固定,位于闽江学院教学大楼 2 号楼顶外延平台,接收节点架设在 1.6m 高的三脚架上,改变接收节点位置。发送节点以 50%占空比连续发送数据包,接收点接收并统计信息,连续统计 1000 个数据包。改变参数进行多轮测试。


测试场地:
 


测试结果:


3. 测距测试(走廊)
测试目的:测试 COT-MV1 模组在室内的测距精度以及测距能力


测试方法:使用 2 个 COT-MV1,进行测距,固定一个节点,移动另外一个节点,每个测距点连续测试大于 10 次,求出平均值等统计信息。比较实际测距结果跟实际距离之间的偏差情况。


测试场地:办公楼 6 楼长廊,发送节点使用三脚架架高 1.6m,接收节点位于离地面约 50cm。
 


测试结果:

 


4. 测距测试(空旷)
测试目的:测试 COT-MV1 模组在室外的测距精度以及测距能力


测试方法:使用 2 个 COT-MV1,进行测距,固定一个节点,移动另外一个节点,每个测距点连续测试大于 10 次,求出平均值。比较实际测距结果跟实际距离之间的偏差情况。


测试场地:室外田径场,发送节点使用三脚架架高 1.6m,接收节点位于离地面约 30cm。
 


测试结果:
 


测距测试结果统计比较见图:

 

测距测试总结:
1)测距得到的距离值,总是比实际值偏低。室内走廊与室外空旷环境,测距效果,差距不大。


2)从绝对误差看,当实际距离在 20 米时,绝对误差达到最大值,接近 10 米,随着实际距离增加,误差值降低(小于 6 米)。这主要是由于 COT-MV1 的测距分辨率问题,导致在近场近距环境下,测距值与实际值偏差较大导致,这种偏差在 20 米时达到峰值。


4)从相对误差看,随着距离增加,相对误差则逐渐降低。


5)样本标准差体现了测距样本与均值的偏差离散度,从测试图可以看出,样本标准差呈现了波动的形态,当总体趋势来看,随着距离增加,离散度增加。


6)从样本标准差图可以看出,无论是室内环境还是室外环境,圆极化天线的测试结果离散度都比单极化天线要好,也即:圆极化天线可以保持较好的测距一致性。从测距的平均值和绝对误差来看,两种天线则没有明显的差别。
 

 


5.COT-MV1 模组
COT-MV1 模组由 Apollo mcu+SX1280 2.4GHz radio 构成,模组长宽高:18x12x2.7(mm),采用邮票孔封装,提供了一路 SPI/I2C、一路 UART(最高波特率可达 921600bps)、一路 SWD 接口(支持 SWIO 调试)、32 路可编程的通用输入输出接口(GPIO
 


5.1. 主要特性
 


5.2. 模组引脚分布图


模组引脚图(顶视图)


5.3. 模块封装

图 5.2  推荐钢网尺寸图(单位:毫米)

5.4. 机械尺寸
    
   


机械结构尺寸图(单位:毫米)


6.COT-MV1 开发套件
基于 COT-MV1 模组系列开发套件提供一个开箱即用的窄带物联网解决方案,产品可以快速、安全地进行区域窄带物联网产品开发。套件包括 COT-MV1 模块转接板、开发底板、单极化天线、圆极化天线、编程器转接板、USB 转串口线各二套及快速应用开发 SDK,SDK 内置 COT 协议栈及大量实用 API 和例程。
 

COT-M SDK

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资深无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)专家、从事该领域近13年、拥有丰富的实践经验与理论基础,涉及链式WSN网络协议栈研制、LORA协议栈产品研制与开源。联系方式:support@cotiot.com 微信号cotiot