जिओलोकेशन उपकरण को बाज़ार की आवश्यकताओं के अनुरूप विकसित करने की आवश्यकता है

सुमन थापा लिखते हैं, ट्रैकर्स से अपेक्षा की जाती है कि वे बिना किसी भारी लागत के कई प्रौद्योगिकियों का उपयोग करते हुए, घर के अंदर और बाहर दोनों जगह जियोलोकेशन की जानकारी प्रदान करें।

उपयोग के मामलों की बढ़ती संख्या के लिए हर साल लाखों ट्रैकर औद्योगिक और उपभोक्ता बाजारों में तैनात किए जाते हैं। हालाँकि, एक अत्याधुनिक ट्रैकर से अब कई तकनीकों का उपयोग करके सटीक स्थिति प्रदान करने की उम्मीद की जाती है। उपकरणों को ऑनबोर्ड सेंसर के लिए जटिल एज प्रोसेसिंग भी करनी चाहिए, और, बैटरी जीवन को अधिकतम करने में मदद के लिए, लॉन्ग रेंज वाइड एरिया नेटवर्क (लोरावन) सहित नवीनतम लो-पावर वाइड एरिया नेटवर्क (एलपीडब्ल्यूएएन) प्रोटोकॉल से कनेक्ट होना चाहिए।

आवश्यकताओं के इस बहुमुखी सेट को देखते हुए, ऊर्जा कुशल IoT ट्रैकर को डिज़ाइन करना एक चुनौतीपूर्ण इंजीनियरिंग अभ्यास प्रस्तुत करता है। सौभाग्य से, नए मॉड्यूल विकास प्रक्रिया को सुव्यवस्थित करने वाले पूर्व-एकीकृत बिल्डिंग ब्लॉक प्रदान करके इस कार्य को सरल बनाएं।

चित्र 1: टाइप 1WL मॉड्यूल चित्र (LBEU5ZZ1WL) (स्रोत: मुराता)

बहु-प्रौद्योगिकी जियोलोकेशन

ऐतिहासिक रूप से, आउटडोर ट्रैकिंग वैश्विक नेविगेशन उपग्रह प्रणाली (जीएनएसएस) तारामंडल पर निर्भर करती थी, जबकि इनडोर ट्रैकिंग वाई-फाई, ब्लूटूथ लो एनर्जी (बीएलई), या अल्ट्रा-वाइडबैंड पर आधारित होगी। हालाँकि, मोबाइल फोन के विकास को प्रतिबिंबित करते हुए, बाजार विकसित हुआ है। बाहरी उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए ट्रैकर्स से अब इनडोर जियोलोकेशन का समर्थन करने की उम्मीद की जाती है, लेकिन इसके साथ कई इंजीनियरिंग बाधाएं भी आ गई हैं। सबसे पहले, विविध रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करना महत्वपूर्ण चुनौतियां पेश करता है, क्योंकि मल्टी-मोड ट्रैकर्स को वाई-फाई और बीएलई, साथ ही, कुछ मामलों में, बीकनिंग और मल्टी-तारामंडल जीएनएसएस जैसी क्षमताओं को शामिल करना होगा। एक बार जब ये प्रौद्योगिकियाँ एकीकृत हो जाती हैं, तो प्रत्येक के जटिल तर्क के साथ-साथ उनकी अंतःक्रियाओं को प्रबंधित करना, अतिरिक्त जटिलता का परिचय देता है।

इनडोर बीएलई और वाई-फाई

बीएलई और वाई-फाई जियोलोकेशन के लिए सबसे बड़ी चुनौतियां बीकन और हॉटस्पॉट से अप्रासंगिक संकेतों को फ़िल्टर करना और फिर प्रभावी संचार पैटर्न बनाना है जो आवश्यक आरएफ डेटा संचारित करते हैं।

आमतौर पर, बीएलई और वाई-फाई जियोलोकेशन पता लगाए गए संकेतों के आधार पर त्रिकोणासन या फिंगरप्रिंटिंग पर निर्भर करते हैं। हालाँकि, कुछ मामलों में, आगमन के कोण के जियोलोकेशन को निष्पादित करने के लिए बाहरी बुनियादी ढांचे का उपयोग करते हुए, विशेष प्रस्तावना के साथ सक्रिय बीकनिंग करना बेहतर हो सकता है।

आउटडोर जीएनएसएस

जीएनएसएस के साथ मुख्य चिंता सटीकता के विरुद्ध बिजली की खपत को संतुलित करना है। एक चलते ट्रक पर लदे एक कंटेनर के परिदृश्य पर विचार करें, जो हर 10 मिनट में अपनी स्थिति की रिपोर्ट देता है। इस मामले में, प्रत्येक फिक्स 10 किमी या अधिक दूर होगा, इसलिए लगभग 50 मीटर की सटीकता पर्याप्त है। यहां, ट्रैकर पर पूर्ण जीएनएसएस रिज़ॉल्यूशन निष्पादित करना इष्टतम नहीं है। इसके बजाय, केवल कच्चे ‘स्यूडोरेंज’ डेटा को कैप्चर करना – जीएनएसएस उपग्रहों से संकेतों के सापेक्ष समय और इसे क्लाउड में संसाधित करने से पारंपरिक जीएनएसएस फिक्स की तुलना में 90% से अधिक ऊर्जा बचाई जा सकती है।

एकीकरण की जटिलता

विविध जियोलोकेशन प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करने का एक महत्वपूर्ण पहलू प्रभावी बिजली प्रबंधन है। अधिकांश बैटरियों का उपयोगी जीवन वर्तमान शिखरों से प्रभावित होता है और लिथियम-थियोनिल जैसे लंबे जीवन अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाने वाले रसायन विशेष रूप से संवेदनशील होते हैं। उनकी उपयोगी क्षमता 50% तक कम हो सकती है (चित्र 2 देखें)।

चित्र 2: ER14505M लिथियम-थियोनिल क्लोराइड बैटरी के तकनीकी विनिर्देश से प्रयोग करने योग्य क्षमता पर करंट का प्रभाव। (स्रोत: मुराता)

इसलिए, उच्च शक्ति शिखर से बचने और प्रौद्योगिकियों के बीच हस्तक्षेप को कम करने के लिए आरएफ और जीएनएसएस गतिविधियों को सावधानीपूर्वक अनुक्रमित किया जाना चाहिए। कम बिजली वाली तकनीक आम तौर पर वाई-फाई या बीएलई सूँघने वाली होगी और केवल अगर वे विफल हो जाते हैं तो अधिक बिजली की खपत करने वाली जीएनएसएस जियोलोकेशन चालू हो जाएगी।

बहु-प्रौद्योगिकी जियोलोकेशन समाधान

मुराटा जैसे बहु-प्रौद्योगिकी जियोलोकेशन मॉड्यूल 1WL टाइप करें सभी आवश्यक आरएफ घटकों को एक कॉम्पैक्ट 17×17.5 मिमी रूप में एकीकृत करें। एसटी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स एसटीएम 32 डब्ल्यूबी55 एक दोहरी माइक्रोकंट्रोलर यूनिट प्रोसेसर है जिसमें एम्बेडेड बीएलई 5.2 रेडियो है। मीडियाटेक की MT3333 GNSS चिप उत्कृष्ट शक्ति प्रदर्शन के साथ एक बहु-तारामंडल रिसीवर है और सेमटेक LR1110 ट्रांसीवर वाई-फाई सूँघने और अल्ट्रा-लो-पावर GNSS स्यूडोरेंज डेमोडुलेटर दोनों प्रदान करता है। इसके अलावा, एबीवे द्वारा प्रदान किया गया सॉफ्टवेयर डेवलपमेंट किट (एसडीके) सभी आवश्यक ड्राइवर, मॉड्यूलर बिल्डिंग ब्लॉक और एज-लॉजिक प्रदान करता है।

एलपीडब्ल्यूएएन कनेक्टिविटी

अग्रणी एलपीडब्ल्यूएएन तकनीक लोरावन है, जिसे लोरा एलायंस द्वारा मानकीकृत और विकसित किया गया है। लोरावन बड़ी सुविधाओं में पाए जाने वाले इनडोर-आउटडोर ट्रैकिंग के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है। ऊर्जा दक्षता से परे, एक महत्वपूर्ण आवश्यकता संचार प्रणाली की पूर्ण स्वायत्तता है, और LoRaWAN का उपयोग इसकी क्षमता को निजी नेटवर्क के रूप में तैनात करने के लिए किया जाता है।

1WL टाइप करें मॉड्यूल सेमटेक, LR1110 के एक ट्रांसीवर का उपयोग करके लोरावन को पूर्व-एकीकृत करता है। क्लास ए, क्लास बी और क्लास सी सभी समर्थित हैं, और कार्यान्वयन ने परीक्षण सूट पास कर लिया है लोरा एलायंस सर्टिफिकेशन टेस्ट टूल.

फ्रीआरटीओएस कार्यान्वयन

ट्रैकर्स के एप्लिकेशन लॉजिक में अक्सर कई थ्रेड्स का लाभ उठाते हुए जटिल एज प्रोसेसिंग और कई राज्य मशीनों के बीच इवेंट-संचालित संचार शामिल होता है। लोरावन स्टैक की समय संवेदनशीलता, सटीक डाउनलिंक आरएक्स विंडो टाइमर के कारण, कई रुकावट पैदा करने वाले बाह्य उपकरणों के साथ एकीकृत करना मुश्किल बना देती है।

टाइप 1WL मॉड्यूल SDK FreeRTOS, सभी आवश्यक ड्राइवरों और LoRaWAN स्टैक के साथ पूर्व-एकीकृत आता है, जो एक पूर्व-एकीकृत और पावर अनुकूलित समाधान प्रदान करता है। पूर्व-निर्मित इवेंट-संचालित संचार प्रणाली एक रूपरेखा प्रदान करती है जिसका उपयोग एप्लिकेशन लॉजिक को विस्तारित और अनुकूलित करने के लिए किया जा सकता है।

परियोजना लागत

ट्रैकर्स की जटिलता के बावजूद, यह बाज़ार बेहद प्रतिस्पर्धी है। एसडीके की उपलब्धता डिज़ाइन लागत और जोखिमों को कम करने में काफी मदद करती है, लेकिन विचार करने के लिए और भी पहलू हैं।

संचार स्टैक का प्रमाणीकरण और एफसीसी/सीई नियमों का अनुपालन सुनिश्चित करने से महत्वपूर्ण परियोजना लागत और देरी उत्पन्न हो सकती है, एचहालाँकि, ऐसी समस्याओं के लिए एक बहु-प्रौद्योगिकी जियोलोकेशन मॉड्यूल का पूर्व-परीक्षण किया जाता है और सभी आवश्यक परिरक्षण को एकीकृत करता है।

अंत में, मस्तूल उत्पादन में इकाई लागत में परीक्षण चरण का महत्वपूर्ण योगदान होता है। एमसीयू, ट्रांससीवर्स और जीएनएसएस इकाई के पूर्ण परीक्षण के लिए बहुत समय की आवश्यकता होती है और परीक्षण-बेंच डिज़ाइन आसानी से $100,000 से अधिक हो सकता है। मॉड्यूल चुनना अंतिम असेंबली परीक्षण को बहुत सरल बनाता है, क्योंकि मॉड्यूल में एम्बेडेड सभी चिप्स मॉड्यूल निर्माता द्वारा पूर्व-परीक्षण किए जाते हैं।

एंड-टू-एंड उपयोग का मामला

कई उपयोग मामलों में क्लाउड सेवा की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, वाई-फाई और बीएलई-आधारित जियोलोकेशन को पूर्ण रिज़ॉल्यूशन के लिए बैक-एंड सेवा की आवश्यकता होती है। हालाँकि, अक्सर बैक-एंड को अधिक सुविधाओं का समर्थन करने की आवश्यकता होती है, जैसे कि जियोलोकेशन समय श्रृंखला को संग्रहीत करना, इस जानकारी तक पहुंच नियंत्रण और जियोफेंसिंग।

जबकि मुराता का टाइप 1WL बेसलाइन मॉड्यूल SDK केवल डिवाइस के विकास में तेजी लाने के लिए आवश्यक बुनियादी ढांचे को एकीकृत करता है, यह एबीवे से सर्वोत्तम रूप से उपलब्ध एक व्यापक एकीकरण ढांचे द्वारा समर्थित है। यह ढांचा लोरावन या सेलुलर मॉडेम, एक पूर्ण बैकएंड सिस्टम और एक का उपयोग करके पूर्व-निर्मित संचार प्रोटोकॉल प्रदान करता है व्हाइट लेबल मोबाइल ऐप उन्नत स्थान ट्रैकिंग की सुविधाओं के साथ, जैसे डिवाइस पेयरिंग, स्थान साझाकरण और फ़र्मवेयर अपडेट (चित्र 3)।

चित्र तीन: सहायक एबीवे ऐप से एक उदाहरण स्क्रीन। (स्रोत: मुराता)

एबीवे का समर्थन मॉड्यूल मूल्यांकन किट मॉड्यूल के मूल्यांकन के लिए विशेष रूप से उपयोगी है और किसी भी एप्लिकेशन के विकास में तेजी लाने में मदद करता है। SDK सभी बोर्ड-संबंधित ड्राइवर प्रदान करता है और मॉड्यूल मूल्यांकन किट टाइप 1WL की सभी कार्यक्षमताओं का समर्थन करता है.

चित्र 4: टाइप 1WL मॉड्यूल मूल्यांकन किट। (स्रोत: मुराता)

प्रक्रिया यंत्र सामग्री अद्यतन बड़े पैमाने पर उत्पादन करने वाले ट्रैकर्स के लिए यह एक और चुनौतीपूर्ण विषय है, खासकर जब उन्हें एलपीडब्ल्यूएएन पर काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और यूरोपीय साइबर सुरक्षा अधिनियम के लिए आईओटी उपकरणों को फील्ड अपग्रेड करने की आवश्यकता होती है।

नवाचार

बाज़ार-संगत समय-सीमा के भीतर बहु-प्रौद्योगिकी ट्रैकर वितरित करना कठिन लग सकता है। हालाँकि, पूर्व-एकीकृत मॉड्यूल उन्नत विकास उपकरण, व्यापक दस्तावेज़ीकरण और मजबूत समर्थन संसाधनों के माध्यम से इसे सुविधाजनक बनाते हैं। ये तत्व एकीकरण और विकास प्रक्रिया को सुव्यवस्थित करते हैं, जिससे निर्माताओं को समय-समय पर बाजार में तेजी लाने और IoT डिवाइस विकास से जुड़ी जटिलता और जोखिम दोनों को कम करने में मदद मिलती है।

कंपनियां, विशेष रूप से वायरलेस प्रौद्योगिकियों या जियोलोकेशन में सीमित विशेषज्ञता वाली कंपनियों को ये नए मॉड्यूल विशेष रूप से फायदेमंद लगेंगे, और ऐसे मॉड्यूल के उपयोग से पीसीबीए पदचिह्न को कम करके, असेंबली प्रक्रिया को सरल बनाकर और बड़े पैमाने पर उत्पादन परीक्षण की जटिलता को कम करके महत्वपूर्ण लागत अनुकूलन किया जा सकता है।

देखें: यू-ब्लॉक्स ZED-X20P सभी GNSS बैंड में सिग्नल प्रोसेस करता है