資產(chǎn)管理是物聯(lián)網(wǎng)支持的關鍵應用之一。智能設備和通信的結合使得完全自動跟蹤庫存中的任何工具或設備成為可能：一旦資產(chǎn)被移動，它就可以通過無線網(wǎng)絡向任何需要跟蹤的系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)更新其中。這使得跟蹤庫存項目成為可能，而無需手動掃描它們或記錄移動，因此可以提高資產(chǎn)管理系統(tǒng)的可擴展性。很多時候，資產(chǎn)很容易因為錯過掃描操作或日志不完整而誤入歧途。

當資產(chǎn)始終可以被跟蹤時，所獲得的收益不僅僅在于運營效率；它們導致創(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)向按使用付費的模式。當客戶不需要提供服務所需的設備時，可以輕松地將其重新部署到另一個客戶，從而免除他們將資金用于資本支出的需要。實時資產(chǎn)管理支持地理圍欄等技術，防止資產(chǎn)在未經(jīng)許可的情況下從一個位置移動到另一個位置。

盡管現(xiàn)在存在支持實時資產(chǎn)管理的技術，但傳統(tǒng)實施方式存在問題。許多應用程序的一個障礙是單一的定位技術不可能滿足他們的所有需求。另一個是當今使用的一些領先技術的能耗。

通常，使用三角測量過程執(zhí)行定位。接收器將偵聽許多具有已知位置的發(fā)射器，并使用信號強度、時間或到達或兩者的組合來確定與這些源相關的位置。用于提供原始數(shù)據(jù)的最熟悉的技術是基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS)的技術，因為它被用于所有道路車輛導航系統(tǒng)。

雖然它提供了很高的精度，但只有在戶外使用時才能依賴 GNSS：RF 信號非常微弱，不會深入建筑物。如果應用程序需要在室內(nèi)或密集的城市環(huán)境中進行覆蓋，這會使 GNSS 作為位置數(shù)據(jù)的唯一來源存在問題。物聯(lián)網(wǎng)設備的第二個問題是 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狀態(tài)，同時鎖定范圍內(nèi)衛(wèi)星的每個信號并解碼它們的定時信號。對于低功耗物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點而言，此過程所需的信號處理通常計算量太大，因此需要使用某種形式的協(xié)處理器。

對于室內(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)絡標準組的形式存在。通常，接收器將掃描來自范圍內(nèi)的 Wi-Fi 路由器的傳輸，并記錄它們的相對信號強度。如果設備有這些 Wi-Fi 路由器的位置地圖，則設備可以使用基于信號強度的三角測量來計算自己的位置。這種技術現(xiàn)在得到了廣泛的支持，而且許多工作場所環(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，它的好處是支持室內(nèi)和室外使用。該協(xié)議采用到達時間的方法來更好地應對墻壁和窗戶對射頻信號的衰減，并提供100 m以內(nèi)的精度，這對于一些不需要高定位精度的資產(chǎn)管理應用來說可能已經(jīng)足夠了，例如作為農(nóng)業(yè)部門的地理圍欄。

然而，為了支持需要高精度定位的資產(chǎn)管理應用，集成商面臨部署多種接收器技術的需求，通常將 GNSS 和 Wi-Fi 結合起來以在室內(nèi)和室外提供準確的結果。操作多個接收器的需要增加了總體功耗，這不僅來自于并行操作多個射頻前端，還來自于需要使用更高性能的微處理器來處理不同的數(shù)據(jù)流和數(shù)字信號處理 (DSP) 操作。優(yōu)化是可能的，例如如果可以修復另一個，則禁用其中一個，但結果是在許多情況下需要頻繁更換電池，這會推高運營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引入開發(fā)復雜性。必須集成來自不同供應商的接收器可能會導致信號完整性問題，從而影響 GNSS 接收器處理其低電平信號的能力。不同前端之間可能存在交互，從而導致難以識別和修復的錯誤。如果系統(tǒng)在不需要時試圖禁用特定的接收器元件，則電源管理是一個進一步的挑戰(zhàn)。當電路在狀態(tài)之間切換時，它們可能會導致共享連接出現(xiàn)故障，從而破壞正在運行的設備的活動。

減少集成挑戰(zhàn)的一種方法是選擇單個前端設備，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集成到智能手機或采用 Wi-Fi 和其他協(xié)議的類似系統(tǒng)中。這是浪費且可能耗電的硅片區(qū)域，因為大多數(shù)基于三角測量的定位算法只需要掃描信號并解碼有限數(shù)量的數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，例如時間戳和數(shù)據(jù)包標頭。針對資產(chǎn)管理需求的專用接收器選項（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，可以進行進一步優(yōu)化。對能源消耗產(chǎn)生巨大影響的一種方法是利用物聯(lián)網(wǎng)的連接性將大部分數(shù)字處理完全移出標簽。沒有絕對要求在設備上確定位置，特別是當大多數(shù)資產(chǎn)管理應用程序要求將位置修復通過云本身中繼到服務提供商時。

LR1110 無需在本地執(zhí)行復雜的 DSP 操作，而是通過用于提供其他狀態(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。云服務執(zhí)行所有必要的計算并將位置數(shù)據(jù)中繼到應用程序程序員確定的目的地。通過優(yōu)化 LoRa Edge 服務，LR1110 可以僅對 GNSS 或 Wi-Fi 信號的重要部分而不是其全部內(nèi)容進行采樣，從而進一步降低功耗。通過限制設備本身所需的處理量，與現(xiàn)有技術相比，LR1110 將位置更新的功耗降低了十倍。

此外，客戶可以隨時完全控制要激活的射頻前端。該設備可以隨時在 GNSS 和 Wi-Fi 之間切換。可以執(zhí)行此操作以獲得對修復的更大信心——例如，用來自 GNSS 的更新來補充來自 Wi-Fi 的位置。或者它可能是為了適應不斷變化的接收條件，例如如果設備從室內(nèi)移動到室外位置時發(fā)生的接收條件?；蛘咴O備在從睡眠中醒來后可能無法獲得更新的 Wi-Fi 信號，之前已經(jīng)記錄了來自 Wi-Fi 的信號。為了幫助在這種模式下節(jié)省電量，設備將限制在每個通道上尋找 Wi-Fi 前導信號所花費的時間。主機微處理器的固件可能確定它無法修復可用的 Wi-Fi 信號，因此切換操作模式以尋找 GNSS 傳輸。結果是標簽的功耗比傳統(tǒng)設計低一個數(shù)量級，將電池壽命延長至兩到三年，并大大降低了服務提供商的運營開銷。

由于安全性可能對位置感知標簽的集成提出挑戰(zhàn)，因此用于位置服務的專用射頻前端提供了更方便的解決方案。資產(chǎn)管理服務提供商希望確保他們收到來自合法標簽的信息。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，犯罪分子和用戶可能會嘗試生成錯誤讀數(shù)，以表明設備在真正被驅(qū)走時已安全到位，或者只是創(chuàng)建拒絕-服務攻擊。LR1110 將加密引擎與用于將密鑰存儲到其設計中的安全存儲器集成在一起，以確保對通信的高水平保護，并且應用程序不易受到未經(jīng)身份驗證的設備的攻擊。

Semtech 的 LR1110 形式的芯片與構成 LoRa Edge 解決方案的基于云的服務相結合，展示了對資產(chǎn)管理應用程序挑戰(zhàn)的系統(tǒng)級分析如何提供更好的功能。LoRa Edge 的設計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，因此他們的客戶可以盡可能廣泛地使用定位技術。

審核編輯 黃昊宇