此图片来源：由AI生成

作者：Diego Grassi

　　随着企业对生产运营和物流等环节可见性要求的提升，包括无线和射频识别在内的多种技术正被用于工业资产跟踪应用。

　　就在十年前，偶尔不知道自己的孩子、宠物或需要照料的家庭成员的确切下落还只是生活的一部分。商业和工业领域也是如此：从一批贵重货物离开供应商开始，直到被列入您的库存，您几乎不可能知道它的确切位置和状态。

　　如今，越来越多的人认为这种缺乏可见性的做法是不妥或完全不负责任的，包括无线和射频识别（RFID）在内的多种技术正被应用于工业领域。

　　由于基于全球导航卫星系统（GNSS）的跟踪设备，在我们的汽车、手机和手腕上以及在整个企业物流链中的广泛采用，物联网（IoT)跟踪器使您能够随时监视您所看重的一切。这也获得了相应的回报：精通技术的企业已经迅速将跟踪设备提供的可见性转化为更高的效率和收入。

　　但是，与往常一样，没有一个放之四海而皆准的解决方案。物联网跟踪器有各种形状和规模，并利用不断增长的使能技术组合来满足其所服务用例的特定限制。设备尺寸、定位精度、电源自主性、更新频率、所需的消息大小、延迟、可扩展性、解决方案复杂性、维护要求、可升级性、服务可用性和成本等，只是设备制造商在开发跟踪解决方案时需要平衡的众多竞争约束中的一小部分。

　　好消息是，有了合适的专业知识，现在的设备开发人员可以从越来越多的技术工具中进行选择，以构建更小、更好的硬件选项，加快并简化与后端云物联网平台的集成，降低产品的总体拥有成本，同时提高利润率。下面，我们将从工业资产跟踪的一些主要用例中了解其优势，探索它们所依赖的技术以及推动市场发展的一些更突出的趋势。

▲图1：实现基于物联网的资产跟踪系统的价值需要一系列技术组件。图片来源：u-blox

　　01 物联网跟踪技术的主要组成部分

　　准确实时了解人员和资产的内容、时间和地点，有助于确保其安全并受到保护，识别和解决低效过程，并改进规划。利用IoT跟踪技术挖掘这一价值，需要一系列组件：

　　标签：所有被跟踪的资产都需要配备标签，能够感应定位系统来定位所需的数据。

　　定位系统：定位需要覆盖目标区域。例如，它可以是组成全球导航卫星系统的轨道卫星。其它替代方案包括使用现有的蜂窝网络基站、Wi-Fi接入点或本地部署的信标。定位系统可以由附加服务来支持，稍后将进行说明。

　　定位引擎：定位引擎将标签或基础设施进行的物理测量以及其它信息，转化为准确的位置估计。例如，定位引擎可以在标签、本地处理器或云端运行。

　　连接到云的无线通信：为了使位置数据对最终用户有用，实时物联网跟踪技术需要无线通道以便与在本地或云端托管的跟踪软件进行通信。根据部署情况，标签可以直接将数据传输到云端，也可以通过手机或就地部署的无线网关进行中继。

　　一般来说，物联网跟踪器需要其主硬件具有最佳的能效，并与开放标准、安全、可扩展和便携式的低功耗无线通信通道匹配，以连接到云。

　　02 典型的物联网资产跟踪应用

　　如今，物联网跟踪器可以用于实时监控任何物品的位置。在这里，我们来看一组追踪用例，这些用例说明了解决方案体系结构和性能规范的多样性。

　　1、人员、宠物和牲畜跟踪器

　　它通常是小型、电池供电、随身携带的设备，通常用于户外。虽然具体要求因使用情况而异，但它们通常提供中到高的位置更新率和定位精度。功率优化对于保证两次充电之间的高水平可用性至关重要。由于它们用于不断变化的户外环境，因此通常需要物联网SIM卡和蜂窝数据，将数据中继回云端。

　　2、用于货物运输的集装箱跟踪器

　　其设计旨在最大程度地实现电力自主，并包括各种无线通信技术。其中包括低功率广域蜂窝连接、到本地集线器或网关的蓝牙或Wi-Fi连接，用于卫星通信和将数据下载到PDA或类似设备的短程通信。为了将功率需求降至最低，集装箱跟踪器可以显著降低定位更新的频率，并使用基于云的定位引擎。

　　3、用于实时报告车队或微型车辆位置的跟踪器

　　它可以访问车辆的电池，由于其输出通常被用于计费和监控交通规则的遵守情况，车队跟踪器需要在具有挑战性的城市环境中进行准确定位。

　　蜂窝网络指纹识别和辅助GNSS可以缩短确定车辆位置所需的时间，从而节省电量。同时，航位推算解决方案可以集成惯性传感器数据，以克服GNSS覆盖范围的中断，并减轻信号在到达GNSS接收器之前，从建筑物反射时造成的多径效应的影响。

　　为了执行禁乘和限速区等法规，解决方案正在从具有米级精度的标准GNSS技术，发展到使用GNSS增强服务实现低至几厘米精度的多波段航位推算解决方案。这些解决方案通常需要中等带宽的蜂窝通信技术，以向客户后台发送位置数据并接收恒定的GNSS增强数据。

　　4、电动工具跟踪器

　　在理想情况下，电动工具跟踪器需要能够在建筑工地提供无缝覆盖室内和室外的定位系统。小型、长时间自主供电和完全可用性，对于确保跟踪器为施工现场管理人员增加价值至关重要。

　　例如，解决方案可以将用于室外定位的GNSS技术与室内定位的蓝牙解决方案相结合，后者可在GNSS信号不可用时接管定位功能。

▲图2：随着每一代新技术的发展，覆盖范围、性能、电力需求和技术集成都在高, 持续赋能更复杂的高性能应用

　　03 物联网跟踪技术的发展趋势

　　在过去十年中，基于IoT的跟踪技术取得了巨大进步。供应方面的技术进步持续赋能更复杂的高性能应用。与此同时，需求方的客户期望也在不断提高。显而易见的需求趋势包括：

　　■ 对覆盖更广泛范围的需求，无论是在地理上还是在室、内外混合环境中；

　　■ 准确性和可靠性方面的性能提升；

　　■ 为实现更长的自主供电所需的更低功率要求，或更小的终端设备尺寸；

　　■ 与更短的物料清单和更少的供应商进行更紧密的集成，以管理供应链的各种情况；

　　■ 更快的上市时间；

　　■ 降低总拥有成本。

　　幸运的是，供应方面的创新是快速的，随着每一代新技术的发展，覆盖范围、性能、电力需求和技术集成都在提高。

　　随着多星座GNSS接收器的引入，室外位置覆盖率一直在提高，这些接收器可以搜索到比标准全球导航卫星系统接收器更多的卫星，即使它们被城市森林深处的高层建筑包围也是如此。辅助GNSS将接收器实现第一次定位所需的时间缩短到几秒钟。蜂窝指纹技术基本上消除了零位置场景。随着蓝牙测向、室内定位以及超宽带技术的日益普及，室内位置覆盖率也得到了提高。

　　同时，无线连接解决方案提供了更大的覆盖范围，低功耗广域网提供了比标准消费级4G LTE网络更大的覆盖面，而基于网状网络的短程解决方案，扩展到列车、集装箱船和在仓库中使用的不同形式的负载载体。

　　定位性能有所提高，同样也得益于多波段、多星座GNSS接收器、高精度定位解决方案（如实时运动学）的主流化，以及越来越多的、可以实现厘米级定位的GNSS增强服务。将惯性和车辆传感器数据与GNSS接收器输出和车辆特定动态模型相融合的航位推算技术，减少了多径效应和全球导航卫星系信号中断的影响。

　　由于多种技术发展的融合，自主供电能力也在上升。其中包括更灵敏的天线、用于设计GNSS接收器的低功率组件和4G LTE蜂窝无线电。基于云的定位，为只需要偶尔确定位置的应用开辟了应用超低功率GNSS定位的新途径。多星座GNSS和辅助GNSS等创新，缩短了接收器在切换到低功率跟踪模式之前在耗电信号采集模式下的时间。

　　更紧密的集成是另一个趋势，这是由于强大的双核MCU的出现，能够托管计算控制器和低功耗蓝牙、Wi-Fi或蜂窝软件堆栈。从具有独立应用MCU和无线电技术堆栈的复杂架构，转变为将所有内容集成在双核MCU上的更简单架构，为缩短上市时间、减少组件、减少供应商和缩短开发时间提供了机会。

　　04 这只是物联网跟踪技术的开始

　　在工业上采用基于物联网的跟踪解决方案仍处于早期阶段，但这项技术已经清楚地证明了它的优点。在技术进步、竞争和当前供应链危机等不可预测因素的驱动下，企业正迫不及待地开发更小巧、更具成本效益的技术，同时提供更好的性能以及可以更简单、更快地集成到云平台和生态系统中。

　　由于物联网跟踪市场的多样性，技术将继续根据其服务用例的具体需求进行定制，借鉴本文概述的一些硬件组件、系统架构、基于云的服务以及底层定位和通信技术。在供给方面，创新正在快速发展。每一代全球导航卫星系统接收器技术都带来了新的功能，可以提高性能、覆盖范围、节能和尺寸。不断更新的无线通信标准，有助于确保数据可以被更远、更快或更有效地传输。MCU的性能也在不断提升。与此同时，云技术也在发挥越来越大的作用。

　　最后，与最近发布的蓝牙测向技术一样，越来越多的新技术将进入市场，包括用于蜂窝通信和定位的低地球轨道卫星以及 5G 定位技术。随着更多的制造企业开始利用物联网追踪技术所能提供的价值，满足资产追踪市场需求的技术手段也将不断增加。

　　关键概念：

　　■ 了解全球导航卫星系统、5G和其它网络技术的进步，如何扩大资产跟踪设备的能力。

　　■ 与物联网跟踪相关的新兴需求趋势，包括对更广泛覆盖、提高性能、降低电源要求和更紧密集成的需求。

　　思考一下：

　　通过部署基于物联网的资产跟踪技术，您可以获得哪些效率提升？