資產(chǎn)管理是物聯(lián)網(wǎng)支持的關(guān)鍵應(yīng)用之一。智能設(shè)備和通信的結(jié)合使得完全自動(dòng)跟蹤庫(kù)存中的任何工具或設(shè)備成為可能：一旦資產(chǎn)被移動(dòng)，它就可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向任何需要跟蹤的系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)更新其中。這使得跟蹤庫(kù)存項(xiàng)目成為可能，而無(wú)需手動(dòng)掃描它們或記錄移動(dòng)，因此可以提高資產(chǎn)管理系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。很多時(shí)候，資產(chǎn)很容易因?yàn)殄e(cuò)過(guò)掃描操作或日志不完整而誤入歧途。

當(dāng)資產(chǎn)始終可以被跟蹤時(shí)，所獲得的收益不僅僅在于運(yùn)營(yíng)效率；它們導(dǎo)致創(chuàng)建新的商業(yè)模式。例如，在農(nóng)業(yè)和建筑等多種行業(yè)，可以轉(zhuǎn)向按使用付費(fèi)的模式。當(dāng)客戶(hù)不需要提供服務(wù)所需的設(shè)備時(shí)，可以輕松地將其重新部署到另一個(gè)客戶(hù)，從而免除他們將資金用于資本支出的需要。實(shí)時(shí)資產(chǎn)管理支持地理圍欄等技術(shù)，防止資產(chǎn)在未經(jīng)許可的情況下從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。

盡管現(xiàn)在存在支持實(shí)時(shí)資產(chǎn)管理的技術(shù)，但傳統(tǒng)實(shí)施方式存在問(wèn)題。許多應(yīng)用程序的一個(gè)障礙是單一的定位技術(shù)不可能滿足他們的所有需求。另一個(gè)是當(dāng)今使用的一些領(lǐng)先技術(shù)的能耗。

通常，使用三角測(cè)量過(guò)程執(zhí)行定位。接收器將偵聽(tīng)許多具有已知位置的發(fā)射器，并使用信號(hào)強(qiáng)度、時(shí)間或到達(dá)或兩者的組合來(lái)確定與這些源相關(guān)的位置。用于提供原始數(shù)據(jù)的最熟悉的技術(shù)是基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS)的技術(shù)，因?yàn)樗挥糜谒械缆奋?chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)。

雖然它提供了很高的精度，但只有在戶(hù)外使用時(shí)才能依賴(lài) GNSS：RF 信號(hào)非常微弱，不會(huì)深入建筑物。如果應(yīng)用程序需要在室內(nèi)或密集的城市環(huán)境中進(jìn)行覆蓋，這會(huì)使 GNSS 作為位置數(shù)據(jù)的唯一來(lái)源存在問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的第二個(gè)問(wèn)題是 GNSS 接收器所需的能量。為了提供可靠的定位，GNSS 接收器需要保持活動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)鎖定范圍內(nèi)衛(wèi)星的每個(gè)信號(hào)并解碼它們的定時(shí)信號(hào)。對(duì)于低功耗物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)而言，此過(guò)程所需的信號(hào)處理通常計(jì)算量太大，因此需要使用某種形式的協(xié)處理器。

對(duì)于室內(nèi)定位，需要 GNSS 的替代方案。一種高效的替代方案以 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)組的形式存在。通常，接收器將掃描來(lái)自范圍內(nèi)的 Wi-Fi 路由器的傳輸，并記錄它們的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度。如果設(shè)備有這些 Wi-Fi 路由器的位置地圖，則設(shè)備可以使用基于信號(hào)強(qiáng)度的三角測(cè)量來(lái)計(jì)算自己的位置。這種技術(shù)現(xiàn)在得到了廣泛的支持，而且許多工作場(chǎng)所環(huán)境中 Wi-Fi 路由器的密度使其成為滿足室內(nèi)定位需求的有效選擇。

另一種選擇是 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)，它的好處是支持室內(nèi)和室外使用。該協(xié)議采用到達(dá)時(shí)間的方法來(lái)更好地應(yīng)對(duì)墻壁和窗戶(hù)對(duì)射頻信號(hào)的衰減，并提供100 m以?xún)?nèi)的精度，這對(duì)于一些不需要高定位精度的資產(chǎn)管理應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能已經(jīng)足夠了，例如作為農(nóng)業(yè)部門(mén)的地理圍欄。

然而，為了支持需要高精度定位的資產(chǎn)管理應(yīng)用，集成商面臨部署多種接收器技術(shù)的需求，通常將 GNSS 和 Wi-Fi 結(jié)合起來(lái)以在室內(nèi)和室外提供準(zhǔn)確的結(jié)果。操作多個(gè)接收器的需要增加了總體功耗，這不僅來(lái)自于并行操作多個(gè)射頻前端，還來(lái)自于需要使用更高性能的微處理器來(lái)處理不同的數(shù)據(jù)流和數(shù)字信號(hào)處理 (DSP) 操作。優(yōu)化是可能的，例如如果可以修復(fù)另一個(gè)，則禁用其中一個(gè)，但結(jié)果是在許多情況下需要頻繁更換電池，這會(huì)推高運(yùn)營(yíng)成本并削弱基于物聯(lián)網(wǎng)的資產(chǎn)管理的商業(yè)案例。

管理不同的接收器會(huì)引入開(kāi)發(fā)復(fù)雜性。必須集成來(lái)自不同供應(yīng)商的接收器可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)完整性問(wèn)題，從而影響 GNSS 接收器處理其低電平信號(hào)的能力。不同前端之間可能存在交互，從而導(dǎo)致難以識(shí)別和修復(fù)的錯(cuò)誤。如果系統(tǒng)在不需要時(shí)試圖禁用特定的接收器元件，則電源管理是一個(gè)進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。當(dāng)電路在狀態(tài)之間切換時(shí)，它們可能會(huì)導(dǎo)致共享連接出現(xiàn)故障，從而破壞正在運(yùn)行的設(shè)備的活動(dòng)。

減少集成挑戰(zhàn)的一種方法是選擇單個(gè)前端設(shè)備，將所需的不同射頻接收器組合在一起。然而，傳統(tǒng)的多協(xié)議射頻前端傾向于假設(shè)集成到智能手機(jī)或采用 Wi-Fi 和其他協(xié)議的類(lèi)似系統(tǒng)中。這是浪費(fèi)且可能耗電的硅片區(qū)域，因?yàn)榇蠖鄶?shù)基于三角測(cè)量的定位算法只需要掃描信號(hào)并解碼有限數(shù)量的數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，例如時(shí)間戳和數(shù)據(jù)包標(biāo)頭。針對(duì)資產(chǎn)管理需求的專(zhuān)用接收器選項(xiàng)（例如 Semtech LR1110）提供了更好的解決方案。

借助支持多種 RF 協(xié)議的僅接收器前端，可以進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。對(duì)能源消耗產(chǎn)生巨大影響的一種方法是利用物聯(lián)網(wǎng)的連接性將大部分?jǐn)?shù)字處理完全移出標(biāo)簽。沒(méi)有絕對(duì)要求在設(shè)備上確定位置，特別是當(dāng)大多數(shù)資產(chǎn)管理應(yīng)用程序要求將位置修復(fù)通過(guò)云本身中繼到服務(wù)提供商時(shí)。

LR1110 無(wú)需在本地執(zhí)行復(fù)雜的 DSP 操作，而是通過(guò)用于提供其他狀態(tài)更新的同一 LoRaWAN 連接將原始數(shù)據(jù)傳遞到 LoRa 邊緣定位服務(wù)。云服務(wù)執(zhí)行所有必要的計(jì)算并將位置數(shù)據(jù)中繼到應(yīng)用程序程序員確定的目的地。通過(guò)優(yōu)化 LoRa Edge 服務(wù)，LR1110 可以?xún)H對(duì) GNSS 或 Wi-Fi 信號(hào)的重要部分而不是其全部?jī)?nèi)容進(jìn)行采樣，從而進(jìn)一步降低功耗。通過(guò)限制設(shè)備本身所需的處理量，與現(xiàn)有技術(shù)相比，LR1110 將位置更新的功耗降低了十倍。

此外，客戶(hù)可以隨時(shí)完全控制要激活的射頻前端。該設(shè)備可以隨時(shí)在 GNSS 和 Wi-Fi 之間切換?？梢詧?zhí)行此操作以獲得對(duì)修復(fù)的更大信心——例如，用來(lái)自 GNSS 的更新來(lái)補(bǔ)充來(lái)自 Wi-Fi 的位置。或者它可能是為了適應(yīng)不斷變化的接收條件，例如如果設(shè)備從室內(nèi)移動(dòng)到室外位置時(shí)發(fā)生的接收條件?；蛘咴O(shè)備在從睡眠中醒來(lái)后可能無(wú)法獲得更新的 Wi-Fi 信號(hào)，之前已經(jīng)記錄了來(lái)自 Wi-Fi 的信號(hào)。為了幫助在這種模式下節(jié)省電量，設(shè)備將限制在每個(gè)通道上尋找 Wi-Fi 前導(dǎo)信號(hào)所花費(fèi)的時(shí)間。主機(jī)微處理器的固件可能確定它無(wú)法修復(fù)可用的 Wi-Fi 信號(hào)，因此切換操作模式以尋找 GNSS 傳輸。結(jié)果是標(biāo)簽的功耗比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)低一個(gè)數(shù)量級(jí)，將電池壽命延長(zhǎng)至兩到三年，并大大降低了服務(wù)提供商的運(yùn)營(yíng)開(kāi)銷(xiāo)。

由于安全性可能對(duì)位置感知標(biāo)簽的集成提出挑戰(zhàn)，因此用于位置服務(wù)的專(zhuān)用射頻前端提供了更方便的解決方案。資產(chǎn)管理服務(wù)提供商希望確保他們收到來(lái)自合法標(biāo)簽的信息。例如，為了使他們能夠竊取資產(chǎn)或避免按使用次數(shù)付費(fèi)，犯罪分子和用戶(hù)可能會(huì)嘗試生成錯(cuò)誤讀數(shù)，以表明設(shè)備在真正被驅(qū)走時(shí)已安全到位，或者只是創(chuàng)建拒絕-服務(wù)攻擊。LR1110 將加密引擎與用于將密鑰存儲(chǔ)到其設(shè)計(jì)中的安全存儲(chǔ)器集成在一起，以確保對(duì)通信的高水平保護(hù)，并且應(yīng)用程序不易受到未經(jīng)身份驗(yàn)證的設(shè)備的攻擊。

Semtech 的 LR1110 形式的芯片與構(gòu)成 LoRa Edge 解決方案的基于云的服務(wù)相結(jié)合，展示了對(duì)資產(chǎn)管理應(yīng)用程序挑戰(zhàn)的系統(tǒng)級(jí)分析如何提供更好的功能。LoRa Edge 的設(shè)計(jì)為集成商提供了一種低能耗、高性能的解決方案，適用于室內(nèi)和室外，因此他們的客戶(hù)可以盡可能廣泛地使用定位技術(shù)。

審核編輯 黃昊宇