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Reinventing geo-location for IoT

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Cloudbasiertes GPS/GNSS ruft den Standort bei minimalem Energieverbrauch ab

EU-finanzierte Forschende haben eine IoT-Lösung zur Geolokalisierung vorgestellt, für die kein spezieller Ortungs-Chipsatz erforderlich ist, wodurch der Batterieverbrauch drastisch gesenkt wird.

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Die meisten Geolokalisierungsgeräte basieren auf der Verarbeitung kabelloser Ortungssignale, die zwischen bekannten Standorten und einem Objekt mit unbekanntem Standort ausgetauscht werden. Die dabei verwendeten integrierten Schaltungskomponenten verbrauchen viel Strom. Anders als bei aufladbaren Verbrauchergeräten (wie Smartphones und Tablets), ist dieser Ansatz bei IoT-Geräten, die längere Zeiträume ohne Batteriewechsel oder Aufladen funktionieren müssen, nicht möglich. Zusätzlich machen die vielen Chips und damit verbundenen Schaltkreise eine Form erforderlich, die nicht für alle IoT-Anwendungen geeignet ist.

Ein hybrider Software-Ansatz

Das EU-finanzierte Projekt Nestwave, das von einem Unternehmen desselben Namens mit Sitz in Frankreich unterstützt wird, entwickelt stromsparende Geolokalisierungslösungen für das Internet der Dinge (IoT), welche die Probleme hinsichtlich Strom, Größe und Kosten der Lokalisierungskomponenten überwinden sollen. Die Geolokalisierungslösungen von Nestwave führen drei Neuheiten ein: die Art, den Ort und die Durchführung der Signalverarbeitung. „Unsere stromsparenden Geolokalisierungslösungen können auf verschiedene Standortdaten zugreifen: GPS/GNSS, WLAN sowie 4G/5G. Diese Vielfalt erhöht die Genauigkeit, insbesondere in schwierigen Umgebungen“, meint Ambroise Popper, der Vizepräsident und Geschäftsführer von NextNav, dem Unternehmen, das Nestwave kürzlich übernahm. Die Lösung von Nestwave baut darauf auf, Positionierungsfunktionen zu den vorhandenen IoT-Chipsets in Mobiltelefonen hinzuzufügen, indem GPS/GNSS-Empfänger als Software-IP eingeführt werden. Die Software greift auf die Funk- und Verarbeitungskapazität des bereits eingebauten Chips zurück, sodass kein externer GPS/GNSS-Chipsatz notwendig ist. Sie ist zusätzlich kompatibel mit existierenden Geräten, sodass keine Systeme umprogrammiert werden müssen. Die Signalverarbeitung ist auf das Gerät und die Cloud von Nestwave aufgesplittet. Popper erklärt, dass die effizienten Algorithmen von Nestwave einige komplexe, energieintensive Berechnungen, die bisher auf dem Gerät durchgeführt werden, in die Cloud verlagern. „Die Kombination der eingebetteten Software-IP und der Cloud ist ein wahrer Durchbruch im Bereich der IoT-Geolokalisierung. Sie steigert die Leistung weiter und senkt den Stromverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Hardware-basierten Konzepten“, ergänzt Popper.

Die Nestwave-Technologie in Aktion

Die Technologie wurde bereits in verschiedene Chip-Architekturen und auf modernen digitalen Signalprozessoren bzw. zentralen Prozessoreinheiten integriert. Sequans Communications, ein global führender Anbieter von IoT-Konnektivität über 5G/4G, hat Nestwave als GNSS-Lokalisierung für die Plattform Sequans Monarch 2 LTE-M/NB-IoT ausgewählt. Die GNSS-Lösung von Nestwave bietet der IoT-Kundschaft von Sequans präzise Standortdaten bei sehr geringem Stromverbrauch sowie minimaler Anzahl, Kosten und Größe der Komponenten. In einer Pressemitteilung des Unternehmens heißt es, dass die Sequans-Plattform dadurch ideal für verschiedene Mittelstrecken-Anwendungsfälle geeignet ist. Dazu gehören Standortdienste für Autos, Fahrräder, E-Roller und andere persönliche Tracker, Logistik- und Flotten-Tracker usw. Eines der ersten Endgeräte mit der Nestwave-Technologie war der preisgekrönte Hunde-Tracker von Invoxia. Das französische Unternehmen ist einer der ersten Kunden von Sequans, der die neue GNSS-Funktion der Monarch 2 anstelle eines externen GNSS-Chips verwendet. Nestwave hat auch mit SAMEA Innovation am ThinkTrack gearbeitet, einem dünnen, wiederverwendbaren Logistik-Tracker mit einer Batterielaufzeit von mehreren Jahren. Der ThinTrack GPS-Tracker kombiniert ein LTE-M/NB-IoT-Modem, Antenne, Batterie, SIM-Card, Sensoren und weitere Elektronik in einem leichten Gerät. Zu den Anwendungen gehört die Überwachung von Lieferungen und Nachrichten, bei denen die präzise Lokalisierung bisher unmöglich war. Die Energieleistung und Batterielaufzeit könnten das Werteversprechen vieler IoT-Anwendungsfälle ein für alle Mal bestätigen oder widerlegen. Die fortschrittliche Signalverarbeitung und Cloud-Architektur von Nestwave optimieren die Signalgenauigkeit und minimieren die Signalakquisition und führen so zu deutlichen Energieeinsparungen der Geräte.

Schlüsselbegriffe

Nestwave, IoT, GNSS, Geolokalisierung, Cloud, GPS, Software, Chipsatz, Signalverarbeitung, NextNav

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