Review: Athlete Tracking at a Marathon Event with LoRa — A Performance Evaluation with Mobile Gateways
Review: Athlete Tracking at a Marathon Event with LoRa — A Performance Evaluation with Mobile Gateways
從 RFID 到 LoRaWAN：城市馬拉松運動員即時追蹤的技術驗證
Dominik Hochreiter
發表資訊：Eng. Proc. 2024, 82, 97；於第 11 屆國際感測與應用電子會議（ECSA-11）發表，2024 年 11 月
C.Y. Lu | 10 Aug, 2025
摘要
本研究針對城市馬拉松及長跑賽事的即時運動員追蹤，提出以 LoRaWAN 與行動式閘道器（mobile gateways）為核心的解決方案，評估其在真實大型賽事環境下的覆蓋範圍、更新頻率與訊號品質。傳統 RFID 計時系統只能在固定檢測點取得精確位置，需透過插值推估中間路段位置，且佈設成本高。LoRaWAN 則能提供低功耗、遠距離的持續追蹤，但城市賽道的遮蔽與廣域需求使得單純靜態閘道器難以覆蓋全程。本研究將 LoRa 閘道器安裝於賽事領航車、尾隨車或自行車，並配合輕量 GPS LoRa 裝置，於三場比賽（10 公里、半馬、全馬）進行實測。
主要貢獻
- 驗證行動式閘道器在城市賽道的可行性
實驗顯示，全馬賽事平均接收距離 136 公尺（σ 157 m），最遠可達 630 公尺，更新中位數為 31 秒；行動閘道器有效補足城市賽道的死角覆蓋問題。 - 比較不同資料率設定對效能的影響
半馬賽事進行 DR1、DR3、DR4 比較，結果顯示 DR3 在覆蓋與更新頻率間達成最佳平衡，適合作為長跑持續追蹤的標準設定。 - 低功耗與長續航能力
在全馬 4 小時賽事中，裝置電壓僅下降約 0.1V，證明 LoRa 裝置可滿足長時間賽事需求，並具備重量輕、可由休閒與菁英跑者佩戴的特性。 - 量化城市環境對訊號品質的影響
RSSI 與 SNR 測試顯示城市環境中訊號衰減與理想自由空間模型差異明顯，建築遮蔽及人體阻擋是主要影響因素。
方法與資料
- 硬體
- Tracker：Dragino TrackerD（SX1276/78）與 ELV-LW-GPS1（Quectel LC86L）
- 閘道器：Dragino LG308N，EU868 頻段，行動式安裝於車輛或自行車
- 軟體與通訊
- LoRa Basics™ Station + ChirpStack LNS
- 透過 MQTT & JSON 傳輸定位與電池資訊至 MariaDB，並用 OpenLayers 進行地圖可視化
- 測試場景
- 維也納城市馬拉松（全馬，3.5 萬人）
- 半馬與 10 公里賽事（千人級）
- 記錄更新間隔、接收距離、RSSI、SNR 等指標
公共衛生與賽事應用建議
- 安全性：持續定位可即時辨識脫隊或健康異常的選手，加速醫療支援反應
- 觀眾體驗：可提供觀眾與媒體即時位置更新，提升參與感與互動性
- 賽事管理：精準掌握人流與賽道狀況，優化補給與交通調度
結語
本研究證明，搭配行動式 LoRa 閘道器的 GPS 追蹤系統，可在大型城市馬拉松賽事中提供穩定的 30 秒級更新頻率與百米等級定位精度，解決傳統 RFID 難以持續追蹤的缺點。未來可延伸比較 Mioty 等其他 LPWAN 技術，並優化天線設計與閘道器布署策略，以進一步提升覆蓋率與訊號穩定度。
📚 參考資料
Hochreiter, D. (2024). Athlete Tracking at a Marathon Event with LoRa: A Performance Evaluation with Mobile Gateways. Eng. Proc., 82, 97. https://doi.org/10.3390/ecsa-11-20523