ВИМІРЮВАННЯ ВІДСТАНІ МЕТОДОМ РІЗНИЦІ ПРИБУТТЯ (TDOA) НА БАЗІ ПРОТОКОЛУ LORA

Анотація

Стаття присвячена реалізації вимірювання відстані між об'єктами з використанням методу різниці часу прибуття (Time Difference of Arrival, TDoA), зокрема через техніку часу двостороннього поширення сигналу (Round-Trip Time of Flight, RTToF), на основі протоколу LoRa та із застосуванням трансивера SX1280. Мета статті полягає в детальному описі часових характеристик обміну пакетами та формалізації розрахунку відстані. Ключовими параметрами, що суттєво впливають на точність вимірювання, визначено ширину смуги (Bandwidth, BW) та коефіцієнт розширення спектра (Spreading Factor, SF). Дослідження включає всебічний аналіз джерел похибок, таких як похибка опорного генератора (зсув синхронізації) та багатопроменеве поширення (Multipath Propagation), і надає формули для їх кількісної оцінки. Запропоновано багатоетапну методологію корекції, що включає корекцію частотної похибки (на основі FEI), компенсацію LNA (на основі RSSI), статистичну фільтрацію (за допомогою медіани), поліноміальну корекцію кривої та корекцію, специфічну для навколишнього середовища. Результати польових вимірювань показують, що за допомогою цього комплексного підходу до корекції можна досягти точності визначення відстані приблизно 1 метр в контрольованих умовах прямої видимості. Крім того, практичні зовнішні застосування демонструють середні похибки менше 10 метрів навіть на відстанях, що перевищують 1 км. Висновки: Реалізація та комплексна корекція вимірювань RTToF з використанням LoRa-модуля SX1280 дозволяють досягти високої точності, зберігаючи при цьому прийнятний баланс між точністю, часом перебування в ефірі (енергоспоживанням) та дальністю зв'язку, що є критично важливим для систем виявлення та позиціонування об'єктів.