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30多年前，卫星定位技术的问世开启了资产追踪的大门。在地面基础设施的帮助下，卫星将定位范围从本地扩大到全国，然后又进一步扩大到全球。卫星定位技术的发展方兴未艾，数字通信也在转型后迅速崛起，物联网 (IoT) 渗透到各行各业之中，为交通运输、工厂、个人设备、家庭、楼宇等应用领域提供稳定可靠的通信能力。这些年来，全球都铺设了大量地面网络，以实现物联网通信。
随着卫星定位技术的发展及物联网的进步，许多行业开始生产具有精准定位能力的追踪器，并不断缩小其尺寸，从而应用到汽车、农业、物流和其他各种应用领域。然而，这些追踪器只能在铺设了通信基础设施的区域工作。
在没有此类基础设施的区域，也有可能建立通信连接，不过需要改为借助微纳卫星网络。微纳卫星网络由成本低廉的小型卫星组成，能够与资产追踪器配合工作，执行各种远程操作，例如监测和维护海事、农业和畜牧业的资产等。这种被称为卫星物联网的技术正日渐普及。该技术有着明显的优势，其安全而可靠的特点可方便企业与偏远地区的资产进行物联网卫星通信。
功耗是卫星物联网进行通信时的主要挑战
对于资产追踪设备而言，依赖卫星物联网进行通信时面临的主要问题是功耗，而功耗取决于此类设备的设计及其更新定位的频率。之后，为了尽可能地降低功耗，物联网项目设计师们考虑了许多重要的设计考虑因素。因此，即便资产追踪等物联网应用受到了各种制约，其需要的功率也远低于15年前。为了实现超低水平的功耗，企业在设计设备时充分考量了各种策略。尽管如此，在一些无法使用电源或无法定期更换电池的偏远地区，仅凭设计考虑因素可能还不足以满足需求。
比如资产追踪设备，这类设备只需要定时更新自己的位置，而“智能计量”应用也只需要定期进行测量。人们普遍认为，这种情况下的功耗并不高，因为设备并未采用持续“追踪模式”。但与连接到地面基础设施的模块相比，直接从卫星接收信息的GNSS接收机模块的功耗要高得多。智能仪表开启后，根据卫星信号强度的不同，仪表可能需要几十秒乃至几分钟的时间来计算定位。如此短暂的时间却会消耗掉大量的电池电量，对于部署在偏远地区的资产而言，这会造成极大的不便。
有办法可以解决这种功耗困境吗？为了解答这个疑问，我们首先需要了解通过卫星物联网通信进行资产追踪所必需的组成部分。
建立卫星物联网通信追踪必要组成是什么？
建立卫星物联网通信追踪大体需要三个主要组成部分：
第一个是近地轨道 (LEO) 卫星。近地轨道卫星在地球上空的近地轨道中运行，距离地面200至2,000公里之间。为了确保获得足够的通信覆盖范围和通信能力，近地轨道卫星与其他卫星协同工作，形成一个星座。
第二个组成部分是GNSS接收机，该模块从卫星星座中获取定位信息。
最后，卫星物联网通信追踪器必须与云定位服务进行通信。这能显著降低功耗，同时实现出色的精度。
GNSS接收机和云定位服务有多重要？
GNSS接收机和云定位服务对促进卫星物联网通信追踪至关重要。当今的GNSS接收机必须具备特定的特征，才能胜任这一任务。其中三个主要特征分别是：尺寸小、功耗低和适应小型天线的能力。
u-blox MAX-M10就是一款满足上述全部条件的GNSS接收机。从尺寸来看，MAX-M10只有100mm2，在空间受限的环境中可以轻松实现集成。这款模块还为资产追踪设备实现了超低功耗，并且不需要外部元器件。而且，虽然该模块的尺寸小巧，但并不影响其GNSS定位性能。最后，凭借适应小型天线的能力，这款GNSS接收机能与追踪器设备内的其他元器件在同一频率下工作，仅需一个天线，这有助于缩小追踪器尺寸。
那么云定位服务呢？u-blox CloudLocate服务是一款全面的解决方案，兼容包括卫星物联网在内的任何通信技术。CloudLocate在云端执行定位任务，这可以有效延长受功耗制约的物联网应用的电池寿命。
CloudLocate拥有出色便利性，第一个主要原因在于该服务是数据计算的外包实体。GNSS接收机本身不需要进行位置计算。相反，这些计算任务被分载到云端。因此，卫星物联网通信中只需要进行上行链路通信。接收机对GNSS信号进行预处理，但数据以12至50字节大小的数据包形式传送到云端，然后在云端计算位置。这里不需要用到下行链路，因为CloudLocate会将位置信息传递到使用这些信息的企业云。
CloudLocate专为只需要少量每日更新的使用场景而设计。如果设备需要合理的精度，但不需要在连续“追踪模式”下工作，比如远程追踪器，这种服务就是非常理想的选择。有些资产是不断移动的，比如卡车，需要定期更新其追踪数据。但其他资产可能是静态的，比如牲畜，仅需在特定情况下追踪其位置。
相比独立GNSS定位，CloudLocate只会消耗10%的电池电量。由于GNSS接收机不会执行需要消耗大量电量的位置计算，这可以显著降低设备功耗。相较于独立的定位，这种方法只会“激活”几秒钟来预处理GNSS信号，然后就会“关闭”，因此可节省高达90%的电量。
接下来，我们把注意力转向卫星物联网通信。到目前为止，我们已经简要介绍了建立卫星物联网通信追踪所需要的一些组成部分。在现实环境中，这种机制还要略微复杂一些，因为其中还需要一个卫星通信模块来提供通信的基本功能。
理想情况下，此模块应确保可以实现双向通信，以远程更改追踪器的配置（例如信息采集率），并在L-band频段信道传输信息，从而减少卫星重传次数。此外，还应通过端到端加密确保数据传输的安全性，同时确保使用L-band信道实现高效传输。最后，此模块还应该能够承受-20 °C到70 °C之间的温度，并保持较低的电池电压（如3.3 V）和80 mA左右的峰值电流。
我们是如何帮助客户的？
Astrocast开发的物联网资产追踪器的工作原理相对比较简单。首先，由u-blox的超低功耗GNSS接收机MAX-M10收集数据。然后，Astronode S模块将这些数据传输到Astrocast卫星星座及其云平台，在对RAW GNSS样本进行处理后，通过API（应用程序编程接口）将这些数据发送到u-blox CloudLocate。最后一步是将这些数据转换为有意义的位置信息。这一过程可以显著降低功耗，与传统的独立GNSS在冷启动后30秒的定位相比，可节省高达90%的电量。凭借这种大幅度的节能机制，虽然追踪器采用的电池尺寸小巧，但仍可工作数个月。
u-blox (M10 + CloudLocate) 与Astrocast的合作极大地提高了电池效率，让受能源制约的物联网设备也可以将GNSS技术与低带宽、远距离卫星通信相结合。
Astronode S与 M10 (L1) 在相同的频率范围中工作，因此使用一个天线就能与Astrocast卫星通信并侦听GNSS卫星。Astronode S模块设计小巧轻便，充分体现了Astrocast和u-blox两家公司产品的理想共生和兼容性。作为一款经济高效的解决方案，该模块也带来了极大的便利性。但该模块的兼容性还不止于此，u-blox和Astrocast都提供了公开的API来访问数据。因此，Astronode S轻松集成了基于云的服务，为客户带来了更便捷的使用体验。
我们愿携手客户助推新市场创新发展
由于地理范围因素，卫星物联网通信市场表现出强劲的增长势头。根据物联网分析的数据，到2026年，该市场的规模将达到2017年的两倍以上，约为10亿美元。这一趋势表明，随着卫星物联网公司认识到其全球覆盖的潜力，特别是在零星通信或没有通信的偏远地区，该解决方案正在迅速普及。
在u-blox元器件的支持下，Astrocast开发出了一款尺寸小巧、安全可靠的高能效资产追踪器。GNSS接收机MAX-M10和CloudLocate专为Astrocast这样的创新解决方案而打造，符合所有相关要求，必将对这类新市场趋势产生重大影响。
