无GNSS定位的可行性：一种基于TDoA的LoRaWAN方法

LoRaWAN因终端节点低功耗、长距离、高抗多径、低成本以及使用免许可Sub-GHz频段而受到极大关注。因此，LoRaWAN正逐步取代Wi-Fi和蓝牙，应用于包括公用事业计量、智能城市和定位在内的各类物联网应用中。尤其鉴于GNSS室内覆盖差且功耗高，室内和低功耗领域的定位已涌现出大量全球导航卫星系统（GNSS）替代方案，基于Wi-Fi、蓝牙、超宽带、5G等。随着密集物联网部署对定位需求只增不减，LoRaWAN在此背景下被视为一种有前景的解决方案。确实，已有许多采用到达时间（ToA）、到达时间差（TDoA）和接收信号强度指示（RSSI）等技术实现LoRaWAN定位的尝试。然而，该场景的一个显著缺陷是缺乏关于路径损耗和信号传播建模的广泛数据，尤其在印度城市环境中。另一缺点是某阶段主要使用GNSS进行网关时间同步。本工作中，我们试图消除LoRaWAN定位的这两大劣势。工作的第一部分给出了典型城市建筑内LoRaWAN传输的实验数据，以研究信号传播和路径损耗。后一部分提出了一种利用LoRaWAN的独立无GNSS定位方法，通过应用协作的、基于TDoA的方法实现。网络中引入一个额外的静止节点，以在无GNSS情况下实现网关同步。最后，研究了三角形网关布局中的定位误差分布，以及计时分辨率、空中时间和占空比约束对其的影响。