市场大量需要能够快速、省电地提供定位详细信息的物联网设备,据《2024 - 2033年物流市场规模及增长》研究,全球价值达到9万亿美元的物流和运输行业领域更是如此。在电子商务蓬勃发展和消费者网购偏好转变的推动下,物流企业正在运送数量惊人的包裹。《Amazon Logistics Statistics》的研究数据显示,最大型电子商务公司亚马逊在2022年处理了47.9亿份美国快递订单,相当于每天处理1313万份订单。
虽然目前还不能对每个快递包裹进行“实时”跟踪,但这一天终将到来,尤其是对于高价值或易腐货物。因此,希望提高效率、降低成本的物流公司正在快速采用支持实时定位的蜂窝物联网和Wi-Fi解决方案。
蜂窝物联网和GNSS提供实时定位
为提供实时定位,此类物联网设备可采用蜂窝物联网无线连接,并且结合全球导航卫星系统(GNSS)功能,例如Nordic Semiconductor的nRF91系列 SiP,其精度通常足以(10 米以内)满足许多资产跟踪应用的需求。
然而,GNSS本身远非完美。它无法在室内工作,即便在室外,相对较弱的信号也很容易被高楼和其他无线电源干扰。基于GNSS的资产跟踪所面临的另一个挑战是,需要花费一定的时间才能获得固定信号,而这又会耗费设备本已紧张的电池能源。
定位和低功耗
解决电池损耗问题的方法之一是使用辅助和预测全球定位系统(A-GPS and P-GPS),利用存储在云数据库中的卫星辅助数据,通过LTE-M或NB-IoT网络中继传输到物联网设备,这与扩展的首次定位相比,可节省大量电能。另一种方法是利用蜂窝基站的已知位置来缩小接收器的位置范围。单蜂窝(SCELL)和多蜂窝(MCELL)定位方法依赖于识别被跟踪设备所在的蜂窝,然后将蜂窝ID与已知基站位置数据库进行比对。
与蜂窝物联网和GNSS相辅相成的另一种定位技术是Wi-Fi服务集标识符(SSID)扫描。每个Wi-Fi接入点网络都有一个SSID,只要知道 SSID,就可以对照云数据库,大致确定物联网设备的位置。
云服务的巨大能力
为了利用这些不同的定位技术,物联网资产跟踪设备不仅需要LTE-M和NB-IoT 蜂窝连接和GNSS,还需要使用Wi-Fi(如果使用 SSID 定位),以及支持它们的云服务。
因而Nordic Semiconductor 为其蜂窝物联网硬件产品(nRF91系列SiP)和Wi-Fi解决方案(nRF70系列协同IC)提供 nRF Cloud和云服务支持。通过提供硬件、软件和云服务,Nordic带来了完整的解决方案。
在实时资产跟踪方面,Nordic的云定位服务可用于协助需要SCELL、MCELL、A-GPS、P-GPS和/或Wi-Fi定位功能的设备和客户应用,保障它们在现场工作更长的时间,同时还向云端发送准确的定位数据。这些功能可以在同一设备中实现,并且根据任何特定时间的精度要求在需要时使用。
例如,如果要跟踪在两个地点之间移动的资产,可能不需要精确的定位,只要能确定资产正在向目的地移动即可。这意味着使用nR91系列SiP助力的资产跟踪器可以使用SCELL或MCELL定位,同时确保功耗最低。
随着资产越来越接近交付地点,可能需要更精确的定位数据,此时,Nordic的云定位服务可以动态地启用基于GNSS的定位或甚至Wi-Fi定位操作(假设资产跟踪器采用 Wi-Fi),以确定更精确的位置,并一直跟踪资产到达目的地。
基于云的安全服务
除了位置支持服务,这些设备还需要安全凭证才能连接到云。安全地配置设备可能非常复杂且成本高昂,而且通常涉及创建专有基础设施和流程。Nordic云安全服务可以解决这些问题,为设备提供安全的、唯一的身份标识,可用于Nordic Root of Trust身份验证,还可进行安全的配置,使用所需的凭证远程配置设备。
对于开发商来说,这意味着他们可以确保在供应链中只使用正规的Nordic器件,并确保应用固件只在正规的Nordic芯片上运行。还能够防止伪造和克隆,并且在设备连接到云之前验证设备的真实性。
云定位和云安全服务的结合将减轻企业管理和集成设备的负担,使得他们能够集中精力开发全新的创新解决方案,从而推动实现更多的创新应用。