作者

GiovanniSolito

u-blox產品中心服務部高級產品經理

近年來，全球野生動物數量大幅減少。2022年《Living Planet Report》顯示，1970年至2018年間，野生物種減少了69%，如今有45,300多個物種瀕臨滅絕。污染（包括水、空氣和土壤污染）、氣候變化、為農業或城市化而過度開發、棲息地破碎化和喪失、入侵物種和疾病等各種因素導致了物種的減少。過度捕撈、狩獵和偷獵也是動物數量急劇下降的原因之一。

本文重點介紹利用無線和定位技術監測野生動物的保護措施。跟蹤動物的行蹤可提供有關其運動模式、食物來源、繁殖周期和棲息地的寶貴信息。這些數據及其分析有助于生物學家、野生動物保護非政府組織和政府調整保護策略，緩解與人類活動的沖突，識別新的威脅等。

監測并保護瀕危動物對于保護我們的地球至關重要。然而，我們需要一些切實可行的解決方案來應對在追蹤和監測動物時遇到的挑戰。

眾多挑戰，一個跟蹤和監測野生動物的數字解決方案

監測動物首先要安裝跟蹤裝置以獲取其位置，并確保定期將獲取的數據傳輸到云端以便進一步分析。雖然聽起來很簡單，但要讓追蹤器發揮作用就需要避開許多障礙。

無論是項圈還是較小的監控設備，追蹤器都應該是非侵入式且重量要輕，以避免干擾動物的正常活動。追蹤器應具有極高的數據效率，以最大限度地降低昂貴的衛星連接成本，在廣闊的地域內保持功能，即使在地球上最偏遠的地方也能傳輸位置數據。此外，它還應消耗極少的電池電量，以延長使用壽命，避免在捕捉過程中因昂貴的更換費用而對動物造成壓力。

u-blox云定位解決方案將CloudLocate（基于云的定位服務）與緊湊型M10 GNSS模塊相結合，有效地解決了這些難題。

此定位解決方案基于由GNSS接收器捕獲的衛星快照，然后通過衛星連接上傳到云端，并通過CloudLocate服務解析成位置信息。這是一種原生緊湊型解決方案，因為追蹤器只需要集成一個小型的GNSS接收器，而不需要依賴地面基礎設施（如蜂窩塔），在偏遠和野外地區這些基礎設施往往稀缺或不存在。由于不需要基礎設施，成本也顯著降低。此外，基于云的定位解決方案通過多種方式大幅降低了功耗。

不連續的電池使用。在其不連續的追蹤模式下，定位解決方案可以每隔幾天、幾周或幾個月對動物進行幾次定位追蹤。

單次定位的電池消耗量最小。GNSS接收器需要3到10秒來捕獲一個有效的信號快照，因此相比標準工作模式，電池功耗降低了70%。無論追蹤間隔如何，捕獲時間都保持一致。由于捕獲時間很短，用戶可以快速驗證是否可以獲得動物的確切位置，即使是在水下或地下。

量化電池壽命。使用其他技術很難計算電池的使用壽命，因為例如動物側臥可能會導致GPS和衛星信號超時。基于云的定位解決方案可以量化電池壽命，因為每次快照所需的時間都差不多。即使可能缺乏數據和GPS 定位信息來計算，這也不是問題，因為GPS和衛星無論如何都會超時。

無需A-GNSS技術。定位解決方案不使用任何輔助全球導航衛星系統（GNSS）技術，這通常是為了盡量減少電池消耗。這種方法的兩個主要優點是 1）節省與云的數據通信；2）與不支持從云到設備的輔助GNSS數據交換的低帶寬連接兼容。

將定位估算傳輸到云端：可為GNSS接收器節省額外的處理能量。

適應性。追蹤器可以在標準模式下不使用GNSS接收機，而是采用云定位解決方案來接收云端的位置估計。通過這種方法，追蹤器每天可以通過CloudLocate提供四到十次位置信息。而當設備需要獲取位置信息時，GNSS接收機則可以在標準模式下激活以確定位置，然后使用衛星通信作為連接網絡。這種做法將追蹤設備的電池壽命延長至數年。

用于跟蹤和監測野生動物的云定位解決方案已在全球各地成功實施。以下三個獨特的故事展示了u-blox的追蹤解決方案如何根據不同的物種和生態系統來滿足不同的需求。

云定位技術在開展

1. 南極洲的阿德利企鵝

美國野生動物保護領導機構Point Blue的科學家目前正在監測南極洲羅斯島上的阿德利企鵝群。Cellular Tracking Technologies(CTT)開發的追蹤器，他們能夠監測并分析幼年企鵝的擴散策略和覓食行為。這些數據有助于他們進一步了解與海冰變化相關的種群數量和生長動態的差異。

阿德利企鵝被認為是一種指示物種，可以幫助科學家評估氣候和環境的變化。通過監測它們的活動模式，研究人員可以評估海洋生態系統的任何變化。

阿德利企鵝雖然可愛，但千萬不要被它的形象所迷惑，以為追蹤阿德利企鵝很容易。事實上，這并不簡單。這些漂亮的小企鵝個頭小，游泳速度快，時速可達13公里。更困難的是，它們大部分時間都在水下活動，這使得追蹤它們變得異常困難。因此，這些跟蹤設備必須是非侵入式的，耗電量極低，而且數據效率高。

2. 非洲大陸的大型貓科動物和其他物種

在南非，杰森-塔爾（Wildlife ACT Innovations）開發的野生動物追蹤項圈能夠測量四種參數：海拔、活動、溫度和各種動物的位置，包括穿山甲、大象、犀牛、獅子、獵豹和野狗。

多家公司和組織利用Wildlife ACT創新公司在使用u-blox技術追蹤野生動物項圈方面的專業知識。該公司的業務遍及莫桑比克、馬拉維、坦桑尼亞、津巴布韋、納米比亞、肯尼亞和南非，為世界自然基金會、國家公園、非洲公園與和平公園基金會管理的公園以及各種私人保護區等組織提供支持。他們支持的另一個組織是野生動物法案（Wildlife Act），該組織代表保護區（主要在南非）監測重點瀕危物種。

穿山甲是世界上被販賣最多的哺乳動物之一。每年都有數以萬計的這種無害的動物因其肉和鱗片而被偷獵，其中鱗片在傳統中藥中具有很高的價值。

從偷獵者手中解救出來的穿山甲到達保護區時狀況不佳，它們必須接受密集的放歸計劃。這可以確保它們適應新環境、開始進食并增加體重。這項計劃很有必要，因為穿山甲的食物以特定種類的螞蟻和白蟻為主。它們必須不斷移動才能找到這些昆蟲，這就是它們不能被圈養的原因，即使是短期也不行。

在這種情況下，追蹤裝置就變得非常有用。作為該計劃的一部分，穿山甲最初被放歸，每晚都會受到監控，以確保它們進食并適應新環境。隨著它們逐漸適應新環境，觀察的頻率也會降低。它們也開始自己照顧自己。放歸后，穿山甲保護計劃的下一步是監測它們的活動范圍，因此追蹤裝置仍會留在原處。最終，當穿山甲完全適應環境并建立了家園范圍后，追蹤裝置就會被移除。

利用云定位解決方案進行每小時一次的GPS跟蹤，穿山甲追蹤器的電池在充滿電后可使用一個半月。間歇性追蹤對于監測穿山甲特別有效，因為穿山甲是一種隱蔽性很強的動物，它們的半生都在洞穴中度過。

至于野貓和野狗，項圈有多種用途。

防止基因污染。在南非的小型保護區，遺傳至關重要。獅子和野狗經常遷入遷出，在保護區之間交換。在這種情況下，需要使用項圈來確保動物不會試圖返回之前的保護區。一旦動物安頓下來，就可以取下項圈。

防止逃跑。在圍欄保護區，追蹤野生貓科動物和犬科動物的位置對于防止它們逃脫至關重要。這些保護區通常周圍是人口密度較高的區域，而圍欄也可能相當容易出現漏洞。

間歇性使用電池在這種情況下至關重要。如果一只野生貓科動物或犬科動物從保護區逃出，可以通過激活設備來定位并找回它。通常，這些設備每天提供四到六個GPS位置信息。當確定某個物種可能與人類發生沖突時，可以增加GPS傳輸的頻率，以便更容易跟蹤。這些設備上的CloudLocate功能可以在僅使用標準GPS功能時將電池壽命從18到24個月顯著延長至最多四年。

適應緩慢的步伐。追蹤獅子、獵豹或野狗的位置之所以具有挑戰性，主要是因為這些動物長時間不動。一只獅子每天可以在地上躺大約18個小時。在這種姿勢下，項圈位于動物頸部朝下，幾乎平行于地面。持續追蹤這些位置會消耗大量電池能量，因此更傾向于定期拍攝快照。

3. 南非的犀牛

最后一項申請的重點是保護黑犀牛和白犀牛。黑犀牛是一種極度瀕危物種，其數量已減少到幾千頭。幸運的是，持續的保護工作使黑犀牛的數量逐漸增加。然而，同樣影響白犀牛的偷獵威脅繼續破壞著保護成果。

在一次跨學科合作中，納沙泰爾大學（University of Neuchatel）的生物學家和沃州工程與管理學院（HEIG-VD）的工程師共同開發了全球導航衛星系統（GNSS）追蹤器的電子設備和信息技術系統，用于跟蹤犀牛的行動。通過收集到的數據，研究人員和公園管理員可以有針對性地監測犀牛的數量。

HEIG-VD應用科學教授Jürgen Ehrensberger表示：“瀕危物種的數字保護是指利用數字技術幫助物種保護。”

這項研究為黑犀牛保護生態項目提供了支持，該項目涉及南非的幾個私人公園和國家公園，包括伊薩拉野生動物保護區（Ithala Game Reserve）、Munywana Conservancy、Hluhluwe-iMfolozi公園和克魯格國家公園。

這種半球形裝置如下圖所示，通常被稱為“角莢”，安裝在犀牛被拔掉角后的后角墩上，以達到反盜獵的目的。這些低功耗追蹤裝置的電池壽命長達兩到三年。

修剪犀牛角已成為保護區和公園的一項常規維護工作。其目的是通過減少偷獵動機來保護動物免受偷獵者的侵害。在去角活動中（可以是一般性的，也可以是有針對性的），會給選定的個體安裝角莢。

第一版“角莢”使用LoRaWAN作為通信技術，需要在保護區內部署LoRaWAN網關和塔。此后，該項目一直在不斷發展，不過在過去一年中，同時測試了一種更簡單、更便宜、更直接的追蹤技術。

新的全球導航衛星系統追蹤器配備了衛星技術支持的跟蹤接收器（u-blox（CloudLocate + M10全球導航衛星系統接收器）和Astrocast）。這種替代解決方案無需基礎設施，更易于部署，接收效果更好，電池消耗更低，目前正在穆尼瓦納保護區和克魯格國家公園使用。它使科學家們能夠大幅增加追蹤動物的數量。到2024年底，預計將有超過150頭犀牛配備可追蹤角莢。

生物學家利用這些數據對不同的犀牛種群進行監測和研究，主要目的是改進管理方法，增加犀牛數量，擴大分布范圍，實現物種恢復。具體來說，跟蹤犀牛的位置有助于評估個體的家園范圍和重疊情況、棲息地的使用情況，并采取科學合理的生物管理措施。

這些數據對于保護區的業務管理也很有價值，因為地球巡護者等綜合平臺可以幫助進行監測。例如，護林員可以確定犀牛是在移動還是靜止不動，以及該動物是否已經突破了保護區的邊界。這些追蹤設備還可以追蹤這些動物與其他被追蹤物種（如大象）或車輛的運動關系。

野生動物保護的新篇章

正如我們所展示的，了解動物的行蹤對于防止地球上物種減少的保護工作至關重要。

2015年，聯合國（UN）推出了一項為期 15 年的可持續發展計劃，其中包括 17 項目標，其中一些目標的重點是保護地球上的物種。正如本文所強調的，u-blox云定位技術的一項應用可幫助實現目標 14 和 15：保護水下生命和陸地生命。我們鼓勵在此類項目中使用我們的技術，并完全支持推進這些目標的倡議。

/關于u-blox公司/

瑞士u-blox公司（SIX:UBXN）專注于為客戶提供豐富的芯片和模塊產品以及全面的物聯網服務，賦能客戶以實現精準定位與萬物互聯。我們憑借業界領先的解決方案持續推動未來汽車與物聯網行業的創新升級。u-blox公司總部設于瑞士蘇黎世塔爾維爾，目前全球員工約1,400名，可為客戶量身打造出兼具精準、智能和可持續性的解決方案。