01.背景介紹

30多年前，衛(wèi)星定位技術開始應用于資產追蹤應用。在地面基礎設施的支持下，衛(wèi)星將定位范圍從局部區(qū)域擴大到全國，進而擴大到全球。

衛(wèi)星定位技術的發(fā)展方興未艾，數字通信也迅速崛起，物聯網(IoT)滲透到各行各業(yè)之中，為交通、工廠、個人設備、家庭、樓宇等行業(yè)領域提供穩(wěn)定可靠的通信與互聯。在這些年間，為實現萬物互聯化，業(yè)界不斷推動建立地面網絡。

隨著衛(wèi)星定位與物聯網技術的發(fā)展，許多終端設備開始配備具有精準定位能力的追蹤器，并不斷縮小其尺寸，從而應用到汽車業(yè)、農業(yè)、物流業(yè)等多種行業(yè)。但這些追蹤器往往只能在有通信基礎設施的區(qū)域中工作。

對于缺少基礎設施的區(qū)域，設備需要借助微納衛(wèi)星網絡進行遠程通信，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，有助于企業(yè)安全、可靠地與偏遠地點的資產進行物聯網衛(wèi)星通信。

02.功耗困境

對于依靠衛(wèi)星物聯網通信的資產追蹤設備，一大主要難題就是功耗，這主要取決于設備的設計，及其更新定位的頻率要求。

經過一段時間的經驗積累，物聯網項目設計人員已在設計中采納了必要的考慮因素，從而盡可能降低功耗。因此，即便資產追蹤等物聯網應用受到了各種限制，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，對于部署在偏遠位置的資產而言，這會造成極大的不便。

這種功耗問題是否有解決之道？為了回答這個問題，我們首先要觀察通過衛(wèi)星物聯網通信實現的資產追蹤，了解其中不可或缺的組成部分。

03.建立衛(wèi)星物聯網通信追蹤的必要組成部分

為了建立衛(wèi)星物聯網通信追蹤，您大致需要具備三個主要組成部分。

首先是近地軌道(LEO)衛(wèi)星。近地軌道衛(wèi)星在近地軌道中運行，距離地面200至2000千米之間。為了確保獲得足夠的通信覆蓋范圍和容量，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，基于衛(wèi)星物聯網通信的追蹤器通過云定位服務實現低功耗、合理精度的定位服務。

我們先來講最重要的方面，關注GNSS接收機，以及促進衛(wèi)星物聯網通信追蹤的云定位服務。當今的GNSS接收機必須具備特定的性能以能勝任這一任務，分別是尺寸小、功耗低和適應小型天線的能力。

“u-bloxMAX-M10是一款能滿足所有這些要求的GNSS接收機，MAX-M10尺寸僅有100mm2，可以輕松集成至空間受限的終端設備中；MAX-M10功耗低，即便尺寸極小，GNSS定位性能也絲毫不受影響。”

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，有助于縮減追蹤器終端尺寸。

那么云定位服務又如何？u-blox CloudLocate服務是一款全面的解決方案，兼容包括衛(wèi)星物聯網在內的多種通信技術。

CloudLocate實現云端定位

在受限的物聯網應用中，這對延長續(xù)航時間至關重要。

CloudLocate服務十分便于便利

第一個主要原因在于該服務的數據計算由云端分載，GNSS接收機本身并不需要計算位置。接收機對GNSS信號進行預處理，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。因此這里僅需用到上行鏈路通信，而不需要下行鏈路，因為CloudLocate會將位置信息傳遞到使用這些信息的企業(yè)云。

CloudLocate專為每天僅需更新幾次的應用場景而設計

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。

相較于獨立GNSS定位，CloudLocate耗電量僅為其10%，GNSS接收機不會執(zhí)行耗電的定位計算，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。

下面我們再將注意力轉到衛(wèi)星物聯網通信。至此為止，我們已經簡要描述了建立衛(wèi)星物聯網通信追蹤所需的一些元素。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，該衛(wèi)星通信模塊應確保雙向通信，支持遠程更改追蹤器配置，例如數據捕獲頻率，支持在L-band信道上傳輸數據，以減少衛(wèi)星轉播的次數。

此外，端到端加密可保證數據傳輸安全無虞，L-band數據傳輸則有助于提高傳輸效率。該模塊工作溫度應在-20℃至70℃，電池電壓應該較低，比如3.3V，峰值電流約為80mA。Astronode S衛(wèi)星通信模塊滿足以上所有功能特點。

04.Astrocast與u-blox攜手共進

由Astrocast開發(fā)的物聯網資產追蹤器的工作原理相對簡單。

首先，u-blox超低功耗GNSS接收機MAX-M10收集數據。

隨后，Astronode S模塊將這些數據傳輸到Astrocast衛(wèi)星星座，進而傳輸到其云平臺，該平臺處理RAW GNSS數據，并通過API（應用程序編程接口）將其發(fā)送到u-blox CloudLocate，最后將這些數據轉換為有意義的定位信息。

此過程顯著降低了功耗，相較于冷啟動后30秒的傳統獨立GNSS定位，節(jié)能多達90%。憑借這種大幅度節(jié)能機制，即使內置小尺寸電池的追蹤器仍可工作數月。

u-blox(M10+Cloud Locate)與Astrocast的合作極大地提高了電池效率，使得以電池供電的物聯網設備得以將GNSS技術與低帶寬、遠距離衛(wèi)星通信相結合。

05.相互兼容

AstronodeS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)星通信并接收GNSS衛(wèi)星信號，但兼容性不止于此，u-blox和Astrocast都公開了API，支持數據訪問，支持將其順暢集成到云端服務之中，易于使用。

06.結論

由于地理范圍因素，衛(wèi)星物聯網通信市場表現出強勁增長的勢頭。根據物聯網分析的數據，到2026年，該市場的規(guī)模將達到2017年的一倍以上，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，該解決方案正在快速崛起，尤其是在僅有斷續(xù)通信能力或沒有通信能力的偏遠區(qū)域。

在u-blox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深遠影響。

審核編輯：湯梓紅