LoRaWAN und Geopositionsbestimmung. 3 Methoden - 1 Ziel: GPS, COLLOS und MLS

Gerhard Peter

Initiator of TTN Berlin and Community Happyness Manager

Posted on 28-09-2019

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Eine häufig gewünschte Anwendung im Zusammenhang mit LoRaWAN im TTN ist eine möglichst genaue Bestimmung der Geoposition. Diese tracking usecases dominieren die Szene, gleich nach der Übermittlung von Temperaturwerten übrigens!

Hierzu gibt es 3 bekannte Möglichkeiten (und sicher noch einige mehr).
Für den ersten (GPS) gilt: die Bestimmung der Geoposition findet im Device (= Node) statt. Die Geokoordinaten werden über LoRaWAN im uplink sofort übermittelt.
Für die beiden anderen Methoden (COLLOS / LCG und MLS) gilt dies so nicht. Dort erfolgt die Bestimmung der Geokoordinaten erst später, im backend. Gewöhnlich merken wir davon als user: NICHTS.

1.) GPS:
Kennt jeder. Muss man nicht viel zu sagen.
GPS Genauigkeit? Wie es der Trump/US Regierung gerade beliebt. Aktuell etwa 10 Meter. In der Strasse von Hormus auch? Hmmm .... Krisengebiete eher nicht.

2.) COLLOS | aquired by Semtech and now: LoRa Cloud Geolocation (LCG):
https://preview.collos.org/
Diese Methode basiert auf der Methode der Triangulation... Naaaa?? Mathe schon vergessen oder im Unterricht geschlafen - damals!?

Aus der Laufzeitendifferenz (Nanosekunden - 1 Nanosekunde falsch und man liegt schon 50 Meter daneben) bzw. Empfangsfeldstärkedifferenz von LoRa Funksignalen erfolgt hier die Bestimmung der Geokoordinaten. Voraussetzung ist jedoch zwingend, dass ein LoRa Funksignal von mindestens 3 TTN gateways (deshalb ja auch TRI im Wort) empfangen werden. Leidlich genau. Man spricht so von 20 Metern. Mal weniger, öfter gern mal mehr. Sucht man einen Betonmischer sollte das ausreichen. Sucht man seine Katze, dann eher nicht. COLLOS lässt sich in der TTN Console kostenlos aktivieren, als Testperson. Nach dem Anfüttern will man natürlich -viel- Geld verdienen. Was sonst?

3.) MLS (Mozilla Location Services):

Ein special collection service (SCS) ( ok, nein, nicht der, aber so ähnlich......) nutzt die Mozilla Stumbler App und sammelt 365/24 WiFi Daten und andere. Der SCS ist hier nicht jene amerikanische 3-Buchstabenbehörde, die es nicht gibt, sondern wir alle, die crowd. Ansichtssache also.
Beginnend 2013, hat Mozilla auf diese Weise mehr als sage und schreibe 1.600 Millionen WLAN Netzwerke gescannt und erfasst. Weltweit. In Kenya genauso wie in Gambia und hier in Berlin. Jedem Netzwerk wurde eine Geokoordinate beigeordnet. Siehe nachfolgende Abbildung. Und dann kommt wieder die berühmte Triangulation ins Spiel und wir haben den Standort. Genauer als bei der vorherigen Methode. In der Stadt. Im Märchenwald und auf der Wildwiese sieht das dann wieder anders aus.

Hier wird eine laufend aktualisierte WiFi - Datenbank benutzt. Kostenlos ist diese für bis zu 100.000 Abrufe täglich für nichtkommerzielle Zwecke. Wer damit jedoch Geld scheffeln möchte, der hinterlegt seine Kredikartendaten und loggt sich bei Kamerad Google ein. Woher die wohl die Daten bekommen? Na von uns, die wir alles erlauben. Dafür ist dann gmail und maps frei... so ist das im Westen. OpenWlanMap scheint in Agonie befindlich. Da hat man wohl Angst vor der eigenen Courage und der EUDSGVO bekommen. Klar. Das ist ja auch die Absicht dieser Aktionen.

Unsere griechischen TTN Freunde/innen in Thessaloniki haben das sehr kostengünstig, praktisch und sehr clever gelöst. Sie scannen lokal die WLAN Netzwerke, senden einige MAC Adressen und RSSI ?? per LoRa uplink in ihr backend und ein Service wie MLS oder Google findet daraus den Standort. Mehr Details sind aktuell nicht zu finden. Da weiss ich ja wohin die Reise geht. Allerdings sollte es nicht allzu schwierig sein, sich das selbst zu basteln.
Siehe dort: http://unode.tlab.gr/

Nachtrag:
Dieses Rad wurde bereits am 12.03.2018, etwas modifiziert, erfunden: https://www.thethingsnetwork.org/labs/story/build-a-wifi-localisation-node

Einen Eindruck über die Effektivität und die Funktionsweise der genannten Mozilla APP gibt dieses Bild. Ein kurzer Nachmittagsspaziergang im Kiez und etwa 1.200 WLAN Router waren im Nu abgegriffen.