关于嵌入式:物联网技术实测对比ZETA完胜LoRa助力石油勘探

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找油是石油工业的第一步,也是最要害的一步。最大的艰难是油和人之间,隔着厚厚的土壤和岩石,既看不见也摸不着。

为了寻找石油,地质专家们要跋山涉水做地质普查,就像医生先察看病人的体表特色;接着在可能性大的区域,进行地表的化学生物指标剖析,就像给人体做抽血化验,而后给可能存在石油的地层做一个透视扫描。这种办法被称为“地球物理勘探”。

而寻找石油最罕用的一种形式就是地震波探测。地震波探测就是在可能有石油的中央,用炸弹放炮,人工制作地震。当地震波往公开流传时,在软硬地层中的传播速度不同,在不同岩层中反射的声波也不同;并且反射工夫也存在差别,通过在高空收集这些信息,就能揣测剖析出,地层构造和油藏状况。这就好比给人体做 CT,核磁共振,X 光片。

为了取得更好的地震成果,不仅要把几千枚炸药生埋于公开,而且要依照肯定的法则散布在上万平方千米的范畴内搁置上地震波采集器,采集器部署的越密,采集到的数据就越精确。传统的数据采集计划,是通过有线传输,然而有线施工难度大,老本高,部署的数量少,剖析精度低。

| 实地测试

近期某客户打算采纳无线计划,进行传感器的数据收集,然而无线采集面临新的挑战:
1) 野外环境,受各种地表遮挡,信号衰减重大,要求笼罩能力强,传输距离远。
2) 无人机在地面不能停留,采集周期短(10s),即要求通信速率高。
3) 地震波采集器搁置密度高,单位平方公里内上万个终端,要求单站容量大。
4) 地震波采集器搁置工夫长,要求功耗低。

该客户在技术选型时,对 ZETA 和 LoRa 进行横向比拟测试,结果表明 ZETA 别离以两倍以上间隔和速率完胜 LoRa,测试详情如下:| 测试环境农村野外,模仿石油勘探场景。网关高度约 5.5 米,终端搁置在高空,发射功率 17dBm。具体测试后果如下:

| 数据分析

1. 极限灵敏度:在此测试环境下,ZETA SDR 网关的极限接收灵敏度优于 lora 30db,笼罩间隔为 LoRa 的 3 倍。除了信号调制解调制式上的差别,因为占用带宽不同,信号底噪也奉献了 19db 的差别。

2. 笼罩间隔:ZETA AM-FSK 的 0 丢包极限笼罩间隔为 11km(1.7 米高度),该点 RSSI 为 -135dbm。测试中存在重大衰减的地位,网关接管的极限场强为 -139dbm。Lora 相应的后果为 3.4km(1.7 米高度),-104dbm;极限接管场强 -109dbm,2.6km(高空)。

3. 晋升空间:以后测试条件 lora 芯片实践最大速率为 [email protected],SF=12,BW=125kHz。在该速率下,SF=12 曾经是 lora 芯片的可达到最好灵敏度的配置极限。而 ZETA AM-FSK 相应为 [email protected],4FSK(M=4),BW=7.5kHz。思考到中国法规绝对法规 200kHz 的带宽限度。ZETA 通过合理配置 M(调制阶数)和 BW,还有很高的速率晋升空间。

4. 频谱效率:LoRa SF=12, 293bps/125kHz=0.0029b/s/Hz;ZETA, M=4, 600bps/7.5kHZ=0.08b/s/Hz, 是 LoRa 的 28 倍。

| 实践剖析

1. 由信噪比 S /N = Eb/N0 * Rb/B (Eb: 每比特的能量,N0 噪声功率谱密度,Rb 信息传输速率,B: 基带带宽) 可知,速率不变的状况下,扩频通信可能减小 SNR(接收机解调门限)。

2. 由接收灵敏度 PN (min) = −174 + 10logB + NF + SNR(-174: 天然噪声底,B: 基带带宽,NF: 噪声系数,SNR: 信噪比) 可知,扩频后不能晋升接收灵敏度,因为带宽减少及带来的底噪跟 SNR 的减小相对消。

| 文章小结

实际上,思考到一般晶振的时钟精度,LoRa 所需的典型的信道带宽为 125kHz 或以上,而在免受权频段(470MHz-510MHz),很难找到底噪绝对洁净的 125kHz 带宽,但 7.5kHz 是很容易的,从而导致在理论利用中 LoRa 的接收灵敏度比 ZETA 的 AMFSK 差很多。本次测试的数据后果,证实了这一剖析

正文完
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