物聯(lián)網(wǎng)世界

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)包羅萬象的宇宙，它已經(jīng)內(nèi)在地編織在我們世界的許多方面。隨著第四次工業(yè)革命的不斷創(chuàng)新，這種交織將呈指數(shù)級增長。

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)存在了幾十年，但隨著創(chuàng)新，更重要的是，移動(dòng)性的增加，企業(yè)正在更快地接受物聯(lián)網(wǎng)，并意識到對位置感知的迫切需求。提供來自設(shè)備的“內(nèi)容”很重要，但“位置”是物聯(lián)網(wǎng)硬幣的另一面，可以提供有關(guān)報(bào)告數(shù)據(jù)的重要上下文。

物聯(lián)網(wǎng)中的連接性意味著系統(tǒng)、流程和人員的可見性要高得多。曾經(jīng)手動(dòng)完成的任務(wù)現(xiàn)在已自動(dòng)化，因此檢測、分析和操作只需幾秒鐘即可完成。此外，作為這種自動(dòng)化的一部分提供的智能意味著問題在再次發(fā)生之前得到解決，企業(yè)可以更有效地管理其生產(chǎn)力和產(chǎn)出。

位置是主要分析

預(yù)測了數(shù)十億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備，無論是托盤跟蹤器、車隊(duì)管理平臺還是緊急響應(yīng)按鈕，了解設(shè)備在特定時(shí)間的位置提供了無限量的智能，可以據(jù)此采取行動(dòng)。因此，許多大型企業(yè)、MNO/MVNO、設(shè)備制造商、調(diào)制解調(diào)器和模塊制造商、云服務(wù)等都宣布推出定位技術(shù)和平臺。谷歌地圖于2005年推出，長期以來一直使開發(fā)人員能夠在其應(yīng)用程序中包含地理空間信息。許多其他公司也紛紛效仿，例如亞馬遜的AWS地圖，微軟的Azure Maps最近推出了其平臺，該平臺為開發(fā)人員提供了一套地理定位服務(wù)，以向其應(yīng)用程序添加地理空間功能。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商正在為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供定位服務(wù)，包括AT&T與DataFlow，Verizon Wireless與ThingSpace，以及T-Mobile為其網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備提供服務(wù)，其中包括定位功能。

位置注意事項(xiàng)

過去，GPS是定位事物的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。對于某些用例，精度可能不那么理想，但 GPS 在當(dāng)時(shí)提供了足夠好的估計(jì)。自 1980 年代向公眾推出 GPS 以來，許多其他定位技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入市場并取得了不同程度的成功。對這些技術(shù)進(jìn)行簡單的比較并不容易，因?yàn)橐獮樘囟ㄓ美l(fā)現(xiàn)正確的技術(shù)，需要太多因素。

確定最佳位置平臺時(shí)必須考慮的問題包括：

功率/電池壽命–對于需要較長壽命的用例，需要使用最少功率的技術(shù)。

安全性–雖然每個(gè)用例都需要一定程度的安全性，但在考慮利用位置作為解決方案一部分的用例時(shí)，位置平臺絕對安全至關(guān)重要。

準(zhǔn)確性 – 例如，取決于用例是否需要毫米精度或僅知道一個(gè)物體在 200-500 米范圍內(nèi)，將有助于識別理想的位置平臺 – 或兩個(gè)或多個(gè)解決方案的混合。

覆蓋范圍 – 如果用例依賴于無縫的室內(nèi)和室外覆蓋，則選擇兩個(gè)或多個(gè)平臺的混合解決方案，或利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

尺寸 – 對于需要小尺寸的用例，這意味著更少的無線電、電池和天線，可能需要考慮精度或電池壽命等其他考慮因素。

成本–當(dāng)需要非常低成本的跟蹤器時(shí)，僅使用一個(gè)消耗最少功率的無線電是理想的。

漸進(jìn)式改進(jìn) – 與 GPS 網(wǎng)絡(luò)一樣，隨著時(shí)間的推移，已經(jīng)進(jìn)行了升級以提高準(zhǔn)確性，但這意味著發(fā)射昂貴的新衛(wèi)星。理想的位置解決方案是自我修復(fù)，并使用機(jī)器學(xué)習(xí)在每次查找位置時(shí)自我改進(jìn)。

設(shè)備上的本機(jī)位置 – IoT 設(shè)備通常沒有設(shè)計(jì)的位置功能。選擇具有嵌入式定位技術(shù)的解決方案非常重要，這些解決方案可以在設(shè)備上輕松激活并進(jìn)行無線 （OTA） 更新。這允許立即擴(kuò)展。

定位技術(shù)

讓我們看一下一些最常用的解決方案以及它們提供的功能。

全球定位系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)（GPS）最初由美國國防部在1970年代初開發(fā)，專門由美國軍方使用。該衛(wèi)星系統(tǒng)于1980年代開放供民用，并于1995年全面投入使用。

從太空廣播的GPS信號的準(zhǔn)確性取決于大氣條件，衛(wèi)星位置（精度的幾何稀釋），看到的衛(wèi)星數(shù)量和其他因素。GPS接收機(jī)需要衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的清晰視線，并且由于多路徑誤差可能發(fā)生在密集的城市地區(qū)，樹木繁茂的地區(qū)，隧道或其他有蓋結(jié)構(gòu)中，結(jié)果可能不太理想。GPS定位的預(yù)期精度在10米到100米之間，具體取決于上述因素。

GPS 不適用于室內(nèi)定位，因此其使用僅限于室外，在密度較低的區(qū)域效果最佳。GPS設(shè)備上的功耗可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何其他定位技術(shù)，因?yàn)樗乃阉?a href="http://m.xsypw.cn/v/tag/2562/" target="_blank">算法可以在沒有衛(wèi)星可見的情況下繼續(xù)運(yùn)行，因此應(yīng)該設(shè)計(jì)用于具有更大電池儲(chǔ)備或可充電格式的用例。此外，還需要考慮設(shè)備尺寸限制。

無線網(wǎng)絡(luò)

預(yù)計(jì)到 2022 年，公共 Wi-Fi 熱點(diǎn)將增長到超過 5 億。Wi-Fi 是一種基于鄰近性的位置解決方案，它觀察來自報(bào)告的 Wi-Fi 接入點(diǎn) （AP） 位置的信號強(qiáng)度，這些位置由第三方（如 Google）存儲(chǔ)。

Wi-Fi功耗低于GPS，但范圍有限，可能需要額外的設(shè)備才能為大型設(shè)施提供足夠的覆蓋范圍。像墻壁或金屬結(jié)構(gòu)這樣簡單的障礙物可能會(huì)干擾信號。Wi-Fi修復(fù)的預(yù)期精度約為25m到300m。

如果還需要室外覆蓋，Wi-Fi與GPS或其他解決方案相結(jié)合將為許多用例提供足夠的覆蓋范圍。使用混合解決方案確實(shí)會(huì)增加成本、尺寸和功耗，并且設(shè)備在從室內(nèi)環(huán)境移動(dòng)到室外環(huán)境時(shí)需要重新連接。這是提供良好室內(nèi)和室外位置覆蓋的常用技術(shù)，但對于許多需要 2 到 10 年左右的超低功耗物聯(lián)網(wǎng)解決方案來說，這不是一個(gè)可能的解決方案。

藍(lán)牙

藍(lán)牙于1996年推出，是英特爾，愛立信和諾基亞的合作，致力于創(chuàng)建共享的短距離無線技術(shù)以推向市場。2002年，IEEE批準(zhǔn)了802.15.1規(guī)范。

快進(jìn)到 2019， 藍(lán)牙最近推出了藍(lán)牙 5.0 具有更大的范圍和速度，可用于許多設(shè)備之間的連接。低功耗藍(lán)牙 （BLE） 的引入可在更高功率的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更低的功耗或長達(dá) 4 倍的距離。藍(lán)牙定位技術(shù)是一種近距離應(yīng)用，可以提供良好的室內(nèi)精度，但需要構(gòu)建硬件密集型網(wǎng)絡(luò)才能在大面積上提供精度。要獲得引用的 2m 精度， 設(shè)備需要在信標(biāo)的 6m 范圍內(nèi)。

無線射頻識別

早在第二次世界大戰(zhàn)期間，全球軍方使用的第一個(gè)射頻識別（RFID）系統(tǒng)是被動(dòng)的。英國迅速開發(fā)了一種有源RFID解決方案，該技術(shù)迅速創(chuàng)新為我們今天看到的解決方案。RFID標(biāo)簽非常小且便宜，可以將它們附加到許多不同的資產(chǎn)上。

由于RFID的范圍非常有限，RFID是一種僅限室內(nèi)的定位解決方案，通常用于跟蹤物品何時(shí)通過阻塞點(diǎn)，例如零售店的門或裝配線上的物品。RFID已被用于提高許多供應(yīng)鏈的效率， 但采用并沒有像它可能的那樣廣泛， 部分原因是其范圍和信標(biāo)硬件部署成本有限。據(jù)估計(jì)，RFID市場有99%尚未開發(fā)，部分原因是安全問題。

細(xì)胞的

使用商業(yè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的定位可以通過多種方式實(shí)現(xiàn);因此，具有不同程度的準(zhǔn)確性等因素。常用的方法是小區(qū)ID方法，其中調(diào)制解調(diào)器輸出服務(wù)小區(qū)和可能的相鄰小區(qū)的無線電信息和信號強(qiáng)度。數(shù)據(jù)被輸入跟蹤塔位置的第三方數(shù)據(jù)庫（類似于Wi-Fi定位技術(shù)）。饋送到第三方API的蜂窩塔信息對象示例包括蜂窩ID、位置區(qū)號、移動(dòng)國家/地區(qū)代碼、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)代碼、信號強(qiáng)度和檢測到的信號塔的時(shí)序提前。這種類型的位置預(yù)計(jì)將允許大約300m到3km的位置，具體取決于網(wǎng)絡(luò)的密度。如果高度定位精度不是關(guān)鍵，那么這是一種非常簡單、廉價(jià)的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)無縫的室內(nèi)和室外覆蓋。

另一種正在使用的蜂窩技術(shù)是運(yùn)營商自己應(yīng)用的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這些是基于標(biāo)準(zhǔn)的，包括復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。這包括與LTE全頻段網(wǎng)絡(luò)一起使用的觀測到達(dá)時(shí)差（OTDOA）等技術(shù)。在美國，F(xiàn)CC要求E911呼叫的手機(jī)輔助定位技術(shù)必須在50米內(nèi)為67%的測量呼叫提供位置。

該技術(shù)提供了良好的精度水平，但由運(yùn)營商控制，只能通過它們獲得。今天，它的使用似乎僅限于緊急定位系統(tǒng)中手機(jī)的定位技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備帶寬較低的CAT-M系統(tǒng)具有OTDOA標(biāo)準(zhǔn)，但尚未在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施，并且不會(huì)提供與上述全頻段解決方案相同的精度。

一種較新的技術(shù)可以為物聯(lián)網(wǎng)市場帶來更準(zhǔn)確的蜂窩位置，并且不需要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商自己部署，這是蜂窩云定位（C-LoC）。該技術(shù)是一種先進(jìn)的到達(dá)時(shí)差 （TDOA） 方法，可用于 CAT-M 和 NB-IoT 設(shè)備，允許 10m 到 200m 的定位精度，同時(shí)需要比物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)用于通信的額外功率非常低，因?yàn)樗钦{(diào)制解調(diào)器固件的一部分。該技術(shù)允許非常安全的連接，因?yàn)槲恢眯畔⒂肋h(yuǎn)不會(huì)像GPS那樣存在于設(shè)備上。該技術(shù)是需要在室內(nèi)和室外精確定位的超低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的理想解決方案。

總結(jié)

無論使用何種技術(shù)，隨著物聯(lián)網(wǎng)連接的擴(kuò)展，位置對于提供上下文將變得越來越重要。位置是主要分析，它支持改善客戶體驗(yàn)、生產(chǎn)力和底線的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

審核編輯：郭婷