如何利用LoRa模块远程控制任何设备

LoRa（长距离）技术因其能在无需互联网的情况下进行远距离数据传输而广泛应用于物联网领域。凭借其长距离和低功耗的特性，LoRa可用于远程控制设备，甚至可在数英里之外进行操作。黑客和安全研究人员已尝试将LoRa用于从远程激活有效载荷到离网通信等各种应用。在本测试中，我们将探讨使用一个简单但有效的设置——一个蓝牙纽扣设备和一个相机闪光灯——LoRa实际能达到多远距离。

了解LoRa技术

LoRa工作在亚千兆赫兹频率范围，以牺牲带宽为代价，提供了比Wi-Fi或蓝牙更远的通信距离。与通常工作在2.4 GHz或5 GHz的Wi-Fi不同，LoRa使用较低的频率来实现长距离通信。实际的传输频率因地区而异，因此在使用LoRa设备前，检查合法的操作频率至关重要。

除了点对点通信，LoRa还可用于网状网络，其中多个设备可以中继信号以扩展单个发射器范围之外的覆盖。一个利用此功能的流行项目是Meshtastic，这是一个开源的通信平台，通过将LoRa无线电转变为分布式网络来实现长距离、离网的消息传递。虽然我们的实验侧重于直接的设备对设备通信，但类似的设置可用于将LoRa集成到更大的网状系统中。

LoRa最显著的优势之一是其低功耗，这使其成为传感器网络和远程监控等物联网应用的理想选择。LoRa本身是一种无线电调制技术，允许在不依赖Wi-Fi或蜂窝网络的情况下进行长距离通信。LoRa通信可以在点对点设置中独立运行，但更大的网络通常依赖LoRaWAN集成来实现互联网连接。在美国，LoRa无需许可即可使用，这使其成为实验的有吸引力的选择。

实验设置

在本实验中，一个LoRa模块被添加到蓝牙纽扣设备中，允许通过OLED显示屏实时监控信号强度。实验目标不是传统的范围测试，而是在接收到LoRa信号时触发相机闪光灯。这为信号接收提供了可见的确认，使得在城市环境中评估该技术的有效范围变得容易。

LoRa发送远距离信号的能力使其在远程控制应用中很有用。在安全背景下，LoRa已被探索用于远程触发设备、自动化物联网系统，甚至创建隐蔽通信网络。虽然我们的实验侧重于范围测试，但相同的原理适用于使用LoRa远程控制其他设备。

要检查LoRa模块是否在主动传输，可以使用软件定义无线电或Flipper Zero等工具来检测信号活动。SDR可以提供更详细的传输视图，而Flipper Zero可以调谐到相同频率进行快速确认，尽管它无法完全解码LoRa的扩频调制。

闪光灯是通过使用LoRa模块控制的继电器短路其远程触发端口来触发的。一个简单的CircuitPython脚本在蓝牙纽扣设备上运行，监听传入的LoRa数据包。在接收到数据包时，GPIO引脚激活继电器，从而触发闪光灯。

视频演示： （此处通常为视频链接占位符）

实验所需产品

要重现此实验，您需要CircuitPython脚本以及以下设备：

• RFM95W LoRa无线电模块，例如：
  • LoRa Paw
  • LoRa Radio Backpack
  • Adafruit LoRa Radio Breakout
• 带OLED显示屏的蓝牙纽扣设备
• 带远程触发器的相机闪光灯
• 5伏直流继电器模块（单通道）
• 同步线缆
• 连接线
• 焊接工具包
• Flipper Zero

真实世界测试

工作台上的初步测试确认设置按预期工作。然而，需要在真实世界中评估性能。选择的测试地点是一个行人天桥，可以清楚看到一条长长的市中心街道——这是评估城市环境中范围的理想位置。

第一个测试在大约100米（一个街区）外进行。闪光灯被成功触发，确认系统运行正常。移动到两个街区后，LoRa模块保持连接，闪光灯持续响应信号。

为了测试构建的极限，我们继续在更远距离进行测试：

• 四个街区：信号保持强劲，闪光灯可靠触发。
• 六个街区：连接开始下降，出现一些信号丢失，但仍可工作。
• 一英里外：在这个距离，LoRa模块信号很弱，闪光灯不再响应。这表明在这种环境中的有效范围略低于一英里。

关键要点

本实验证明，即使在有障碍物的城市环境中，LoRa模块也能实现令人印象深刻的距离。LoRa范围受多种因素影响，包括天线类型、功率设置、环境条件（如湿度）以及附近设备的射频干扰。虽然LoRa在开阔地带可以实现超过10公里的通信距离，但城市环境通常会因为建筑物和信号拥塞等障碍而减少此范围。尽管如此，能够在城市环境中传输近一英里的信号——无需蜂窝网络或Wi-Fi——突显了LoRa在各种应用中的潜力，包括应急通信、远程传感器监控和离网网络。

LoRa技术提供了超越触发相机闪光灯的令人兴奋的可能性。无论是用于物联网应用、长距离通信还是以安全为中心的项目，LoRa持续证明自己是一种多功能且可靠的无线通信方法。