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30多年前，衛(wèi)星定位技術的問世開啟了資產追蹤的大門。在地面基礎設施的幫助下，衛(wèi)星將定位范圍從本地擴大到全國，然后又進一步擴大到全球。衛(wèi)星定位技術的發(fā)展方興未艾，數字通信也在轉型后迅速崛起，物聯網 (IoT) 滲透到各行各業(yè)之中，為交通運輸、工廠、個人設備、家庭、樓宇等應用領域提供穩(wěn)定可靠的通信能力。這些年來，全球都鋪設了大量地面網絡，以實現物聯網通信。
隨著衛(wèi)星定位技術的發(fā)展及物聯網的進步，許多行業(yè)開始生產具有精準定位能力的追蹤器，并不斷縮小其尺寸，從而應用到汽車、農業(yè)、物流和其他各種應用領域。然而，這些追蹤器只能在鋪設了通信基礎設施的區(qū)域工作。
在沒有此類基礎設施的區(qū)域，也有可能建立通信連接，不過需要改為借助微納衛(wèi)星網絡。微納衛(wèi)星網絡由成本低廉的小型衛(wèi)星組成，能夠與資產追蹤器配合工作，執(zhí)行各種遠程操作，例如監(jiān)測和維護海事、農業(yè)和畜牧業(yè)的資產等。這種被稱為衛(wèi)星物聯網的技術正日漸普及。該技術有著明顯的優(yōu)勢，其安全而可靠的特點可方便企業(yè)與偏遠地區(qū)的資產進行物聯網衛(wèi)星通信。
功耗是衛(wèi)星物聯網進行通信時的主要挑戰(zhàn)
對于資產追蹤設備而言，依賴衛(wèi)星物聯網進行通信時面臨的主要問題是功耗，而功耗取決于此類設備的設計及其更新定位的頻率。之后，為了盡可能地降低功耗，物聯網項目設計師們考慮了許多重要的設計考慮因素。因此，即便資產追蹤等物聯網應用受到了各種制約，其需要的功率也遠低于15年前。為了實現超低水平的功耗，企業(yè)在設計設備時充分考量了各種策略。盡管如此，在一些無法使用電源或無法定期更換電池的偏遠地區(qū)，僅憑設計考慮因素可能還不足以滿足需求。
比如資產追蹤設備，這類設備只需要定時更新自己的位置，而“智能計量”應用也只需要定期進行測量。人們普遍認為，這種情況下的功耗并不高，因為設備并未采用持續(xù)“追蹤模式”。但與連接到地面基礎設施的模塊相比，直接從衛(wèi)星接收信息的GNSS接收機模塊的功耗要高得多。智能儀表開啟后，根據衛(wèi)星信號強度的不同，儀表可能需要幾十秒乃至幾分鐘的時間來計算定位。如此短暫的時間卻會消耗掉大量的電池電量，對于部署在偏遠地區(qū)的資產而言，這會造成極大的不便。
有辦法可以解決這種功耗困境嗎？為了解答這個疑問，我們首先需要了解通過衛(wèi)星物聯網通信進行資產追蹤所必需的組成部分。
建立衛(wèi)星物聯網通信追蹤必要組成是什么？
建立衛(wèi)星物聯網通信追蹤大體需要三個主要組成部分：
第一個是近地軌道 (LEO) 衛(wèi)星。近地軌道衛(wèi)星在地球上空的近地軌道中運行，距離地面200至2,000公里之間。為了確保獲得足夠的通信覆蓋范圍和通信能力，近地軌道衛(wèi)星與其他衛(wèi)星協同工作，形成一個星座。
第二個組成部分是GNSS接收機，該模塊從衛(wèi)星星座中獲取定位信息。
最后，衛(wèi)星物聯網通信追蹤器必須與云定位服務進行通信。這能顯著降低功耗，同時實現出色的精度。
GNSS接收機和云定位服務有多重要？
GNSS接收機和云定位服務對促進衛(wèi)星物聯網通信追蹤至關重要。當今的GNSS接收機必須具備特定的特征，才能勝任這一任務。其中三個主要特征分別是：尺寸小、功耗低和適應小型天線的能力。
u-blox MAX-M10就是一款滿足上述全部條件的GNSS接收機。從尺寸來看，MAX-M10只有100mm2，在空間受限的環(huán)境中可以輕松實現集成。這款模塊還為資產追蹤設備實現了超低功耗，并且不需要外部元器件。而且，雖然該模塊的尺寸小巧，但并不影響其GNSS定位性能。最后，憑借適應小型天線的能力，這款GNSS接收機能與追蹤器設備內的其他元器件在同一頻率下工作，僅需一個天線，這有助于縮小追蹤器尺寸。
那么云定位服務呢？u-blox CloudLocate服務是一款全面的解決方案，兼容包括衛(wèi)星物聯網在內的任何通信技術。CloudLocate在云端執(zhí)行定位任務，這可以有效延長受功耗制約的物聯網應用的電池壽命。
CloudLocate擁有出色便利性，第一個主要原因在于該服務是數據計算的外包實體。GNSS接收機本身不需要進行位置計算。相反，這些計算任務被分載到云端。因此，衛(wèi)星物聯網通信中只需要進行上行鏈路通信。接收機對GNSS信號進行預處理，但數據以12至50字節(jié)大小的數據包形式傳送到云端，然后在云端計算位置。這里不需要用到下行鏈路，因為CloudLocate會將位置信息傳遞到使用這些信息的企業(yè)云。
CloudLocate專為只需要少量每日更新的使用場景而設計。如果設備需要合理的精度，但不需要在連續(xù)“追蹤模式”下工作，比如遠程追蹤器，這種服務就是非常理想的選擇。有些資產是不斷移動的，比如卡車，需要定期更新其追蹤數據。但其他資產可能是靜態(tài)的，比如牲畜，僅需在特定情況下追蹤其位置。
相比獨立GNSS定位，CloudLocate只會消耗10%的電池電量。由于GNSS接收機不會執(zhí)行需要消耗大量電量的位置計算，這可以顯著降低設備功耗。相較于獨立的定位，這種方法只會“激活”幾秒鐘來預處理GNSS信號，然后就會“關閉”，因此可節(jié)省高達90%的電量。
接下來，我們把注意力轉向衛(wèi)星物聯網通信。到目前為止，我們已經簡要介紹了建立衛(wèi)星物聯網通信追蹤所需要的一些組成部分。在現實環(huán)境中，這種機制還要略微復雜一些，因為其中還需要一個衛(wèi)星通信模塊來提供通信的基本功能。
理想情況下，此模塊應確?？梢詫崿F雙向通信，以遠程更改追蹤器的配置（例如信息采集率），并在L-band頻段信道傳輸信息，從而減少衛(wèi)星重傳次數。此外，還應通過端到端加密確保數據傳輸的安全性，同時確保使用L-band信道實現高效傳輸。最后，此模塊還應該能夠承受-20 °C到70 °C之間的溫度，并保持較低的電池電壓（如3.3 V）和80 mA左右的峰值電流。
我們是如何幫助客戶的？
Astrocast開發(fā)的物聯網資產追蹤器的工作原理相對比較簡單。首先，由u-blox的超低功耗GNSS接收機MAX-M10收集數據。然后，Astronode S模塊將這些數據傳輸到Astrocast衛(wèi)星星座及其云平臺，在對RAW GNSS樣本進行處理后，通過API（應用程序編程接口）將這些數據發(fā)送到u-blox CloudLocate。最后一步是將這些數據轉換為有意義的位置信息。這一過程可以顯著降低功耗，與傳統(tǒng)的獨立GNSS在冷啟動后30秒的定位相比，可節(jié)省高達90%的電量。憑借這種大幅度的節(jié)能機制，雖然追蹤器采用的電池尺寸小巧，但仍可工作數個月。
u-blox (M10 + CloudLocate) 與Astrocast的合作極大地提高了電池效率，讓受能源制約的物聯網設備也可以將GNSS技術與低帶寬、遠距離衛(wèi)星通信相結合。
Astronode S與 M10 (L1) 在相同的頻率范圍中工作，因此使用一個天線就能與Astrocast衛(wèi)星通信并偵聽GNSS衛(wèi)星。Astronode S模塊設計小巧輕便，充分體現了Astrocast和u-blox兩家公司產品的理想共生和兼容性。作為一款經濟高效的解決方案，該模塊也帶來了極大的便利性。但該模塊的兼容性還不止于此，u-blox和Astrocast都提供了公開的API來訪問數據。因此，Astronode S輕松集成了基于云的服務，為客戶帶來了更便捷的使用體驗。
我們愿攜手客戶助推新市場創(chuàng)新發(fā)展
由于地理范圍因素，衛(wèi)星物聯網通信市場表現出強勁的增長勢頭。根據物聯網分析的數據，到2026年，該市場的規(guī)模將達到2017年的兩倍以上，約為10億美元。這一趨勢表明，隨著衛(wèi)星物聯網公司認識到其全球覆蓋的潛力，特別是在零星通信或沒有通信的偏遠地區(qū)，該解決方案正在迅速普及。
在u-blox元器件的支持下，Astrocast開發(fā)出了一款尺寸小巧、安全可靠的高能效資產追蹤器。GNSS接收機MAX-M10和CloudLocate專為Astrocast這樣的創(chuàng)新解決方案而打造，符合所有相關要求，必將對這類新市場趨勢產生重大影響。
