物聯網世界

物聯網是一個包羅萬象的宇宙，它已經從本質上編織了我們世界的許多方面。隨著第四次工業革命的不斷創新，這種交織將呈指數級增長。

物聯網已經存在了幾十年，但隨著創新，更重要的是，移動性的提高，企業正在更快地接受物聯網，并意識到對位置感知的迫切需求。從設備提供“什么”很重要，但“哪里”是物聯網硬幣的另一面，可以實現有關報告數據的重要上下文。

物聯網中的連接性轉化為系統、流程和人員的更高可見性。曾經手動完成的任務現在是自動化的，因此檢測、分析和操作只需幾秒鐘即可完成。此外，作為這種自動化的一部分提供的智能意味著問題在再次發生之前得到解決，企業可以更有效地管理其生產力和產出。

位置是主要分析

如圖1所示，預測了數十億個物聯網連接的設備，無論是托盤跟蹤器，車隊管理平臺還是緊急響應按鈕，了解設備在特定時間的位置可以提供無限量的智能，可以據此采取行動。因此，許多大型企業，MNO / MVNO，設備制造商，調制解調器和模塊制造商，云服務等都宣布推出定位技術和平臺。Google地圖于2005年推出，長期以來一直使開發人員能夠在其應用程序中包含地理空間信息。許多其他人也紛紛效仿，例如亞馬遜的AWS地圖，微軟的Azure Maps最近推出了其平臺，該平臺為開發人員提供了一套地理定位服務，以便為他們的應用程序添加地理空間功能。移動網絡運營商正在為物聯網設備提供位置服務，包括帶有數據流的AT&T，帶有ThingSpace的Verizon無線，以及為其網絡上的設備提供服務的T-Mobile，其中包括位置功能。

位置注意事項

過去，GPS是定位事物的事實標準。對于某些用例，精度可能不那么理想，但GPS為當時提供了足夠好的估計。自20世紀80年代向公眾推出GPS以來，許多其他定位技術已經進入市場，并取得了不同程度的成功。對這些技術進行簡單的比較并不容易，因為有太多的因素會影響到等式中，從而為特定用例發現正確的技術。

確定最佳位置平臺必須考慮的問題包括：

電源/電池壽命 - 對于需要長壽命的用例，使用最少功率的技術是可取的。

安全性 - 雖然每個用例都需要一定程度的安全性，但在考慮將位置作為解決方案一部分的用例時，位置平臺絕對安全至關重要。

精度 - 例如，根據用例是否需要毫米精度或僅知道事物在200-500米范圍內，將有助于辨別理想的定位平臺 - 或者兩種或多種解決方案的混合。

覆蓋范圍 - 如果用例依賴于無縫的室內和室外覆蓋，則選擇是兩個或多個平臺的混合解決方案，或者利用蜂窩網絡。

尺寸 - 對于需要小尺寸的用例，這意味著更少的無線電，電池和天線，可能需要考慮精度或電池壽命等其他考慮因素。

成本 - 當需要非常低成本的跟蹤器時，僅使用一個消耗最少功率的無線電是理想的。

漸進式改進 - 與GPS網絡一樣，隨著時間的推移，已經進行了升級以提高準確性，但這意味著發射昂貴的新衛星。理想的位置解決方案是自我修復，并使用機器學習來改善每個位置查找的自身。

設備上的本機位置 – IoT 設備通常沒有設計的位置功能。選擇具有嵌入式定位技術的解決方案非常重要，該技術可以在設備上輕松激活并更新無線（OTA）。這允許立即可伸縮性。

定位技術

讓我們來看看一些最常用的解決方案以及它們提供的功能。

全球定位系統

全球定位系統（GPS）最初由美國國防部于1970年代初開發，專供美國軍方使用。衛星系統于1980年代開放供民用，并于1995年全面投入使用。

從太空廣播的GPS信號的準確性取決于大氣條件，衛星位置（精度的幾何稀釋），看到的衛星數量和其他因素。GPS接收器需要對衛星網絡有清晰的視線，并且由于多路徑誤差，這可能發生在密集的城市地區，樹木繁茂的地區，隧道或其他覆蓋的結構中，結果可能不如預期。GPS定位的預期精度在10m到100m之間，具體取決于上述因素。

GPS不適用于室內定位，因此其使用僅限于室外，并且在密度較低的區域效果最好。GPS設備上的用電量可能遠遠超過任何其他定位技術，因為它的搜索算法可以在沒有衛星可見時繼續運行，因此應設計用于具有更大電池儲備或可充電格式的用例。此外，還需要考慮設備大小限制。

無線網絡

預計到 2022 年，公共 Wi-Fi 熱點將增長到超過 5 億個*，Wi-Fi 隨時可用，并且是供室內使用的廉價平臺。Wi-Fi 是一種基于鄰近感應的位置解決方案，它觀察來自報告的 Wi-Fi 接入點 （AP） 位置的信號強度，這些位置由第三方（如 Google）存儲。

Wi-Fi功耗低于GPS，但范圍有限，可能需要額外的設備才能為大型設施提供足夠的覆蓋范圍。像墻壁或金屬結構這樣簡單的障礙物會干擾信號。Wi-Fi定位的預期精度約為25米至300米。

如果還需要室外覆蓋，Wi-Fi與GPS或其他解決方案相結合將為許多用例提供足夠的覆蓋范圍。使用混合解決方案確實會增加成本、尺寸和功耗，并且設備在從室內環境移動到室外環境時需要重新連接。這一直是提供良好的室內和室外位置覆蓋的常用技術，但對于許多需要2至10年長電池壽命的超低功耗物聯網解決方案來說，這不是一種可能的解決方案。

藍牙

藍牙于1996年推出，是英特爾，愛立信和諾基亞的合作，致力于創建一種共享的短程無線技術，以推向市場。2002年，IEEE批準了802.15.1規范。

快進到2019年，藍牙最近推出了藍牙5.0，具有更大的范圍和速度，可在許多設備之間和之間進行連接。低功耗藍牙 （BLE） 的引入可在高功率應用中實現更低的功耗或長達 4 倍的距離。藍牙定位技術是一種接近范圍應用，可以提供良好的室內精度，但需要構建硬件密集型網絡以在大面積上提供精度。要獲得引用的2m精度，設備需要在信標的6m范圍內。

無線射頻識別

早在第二次世界大戰期間，全球軍方使用的第一個射頻識別（RFID）系統就是無源的。英國人迅速開發了一種有源RFID解決方案，該技術迅速創新到我們今天看到的解決方案。RFID標簽非常小且價格低廉，可以將它們連接到許多不同的資產上。

由于RFID的范圍非常有限，RFID是一種僅限室內的位置解決方案，通常用于跟蹤物品何時通過阻塞點，例如零售商店的門或裝配線上的物品。RFID已被用于提高許多供應鏈的效率，但采用率尚未達到應有的范圍，部分原因是其信標硬件部署的范圍和成本有限。據估計，RFID市場有99%尚未開發，部分原因是安全問題。

細胞的

使用商業蜂窩網絡的位置可以通過多種方式完成;因此，具有不同程度的精度和其他因素。常用的方法是小區ID方法，其中調制解調器輸出服務小區和可能的相鄰小區的無線電信息和信號強度。數據被輸入到跟蹤塔位置的第三方數據庫中（類似于Wi-Fi定位技術）。輸入到第三方API的蜂窩塔信息對象的一個例子包括蜂窩ID，位置區號，移動國家代碼，移動網絡代碼，信號強度和檢測到的信號塔的定時提前。這種類型的位置預計將允許大約300m到3km的粗略位置順序，具體取決于網絡的密度。這是一種非常簡單、價格低廉的技術，如果高度的位置精度不重要，則可以實現無縫的室內和室外覆蓋。

另一種正在使用的蜂窩技術是運營商自己應用的運營商網絡技術。這些都是基于標準的，包括復雜的架構實現。這包括與LTE全頻段網絡一起使用的觀測到到達時差（OTDOA）等技術。在美國，FCC要求E911呼叫的手機輔助定位技術必須為測量的所有呼叫的67%提供50米以內的位置。

該技術提供了良好的精度水平，但由載體控制，只能通過它們獲得。今天，它的使用似乎僅限于緊急定位系統中手機的位置技術。

物聯網設備帶寬較低的CAT-M系統具有OTDOA標準，但尚未在網絡中實現，并且不會提供與上述全頻段解決方案相同的精度。

一種較新的技術是為物聯網市場帶來更準確的蜂窩位置，并且不需要網絡運營商本身部署，它是蜂窩云定位（C-LoC）。該技術是一種先進的到達時間差（TDOA）方法，可用于CAT-M和NB-IoT設備，允許大約10m至200m的位置精度，同時需要非常低的額外功率，高于物聯網設備已經用于通信的額外功率，因為它是調制解調器固件的一部分。該技術允許非常安全的連接，因為位置信息永遠不會像GPS那樣出現在設備上。該技術是需要在室內和室外精確定位的極低功耗物聯網設備的理想解決方案。

總結

無論使用何種技術，隨著物聯網連接的擴展，位置對于提供上下文將變得越來越重要。位置是主要分析，它使關鍵數據能夠改善客戶體驗、生產力和底線。

審核編輯：郭婷