Les appareils de suivi portables personnels ont besoin d'un changement radical dans la consommation d'énergie GNSS pour atteindre leur plein potentiel

La technologie facilite et gère de plus en plus nos vies trépidantes avec de nouveaux appareils qui arrivent régulièrement sur le marché. Nous sommes désormais plus attentifs à notre santé et cela explique l'essor des appareils d'entraînement personnel. Cependant, pour atteindre une fonctionnalité maximale, ils doivent être capables de détecter l'emplacement. Cependant, offrir cette fonctionnalité a posé un défi en termes d'utilisation de la pile. Dans cet article technique, u-blox aborde les problèmes liés à ce défi et examine certaines des technologies les plus avancées en matière d'efficacité énergétique.
Les appareils de suivi personnels sont de petits appareils qui utilisent le GNSS (Global Navigation Satellite System) pour indiquer l'emplacement de l'appareil, qui peut être attaché à une personne ou à un objet, comme un colis ou tout autre objet qui doit être localisé. Selon l'Agence européenne du GNSS (GSA), les dispositifs de suivi et de localisation personnels constituent la prochaine "grande étape" sur le marché lucratif des services basés sur la localisation (LBS). La GSA prévoit un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 17,9 % entre 2016 et 2025, et estime que 14,1 millions d'appareils de suivi personnels seront expédiés d'ici 2020, faisant de ces appareils l'industrie à la croissance la plus rapide du marché LBS. La capacité de suivre l'emplacement se prête à de nombreuses applications dans nos vies modernes occupées. Cette capacité peut aider à apaiser le souci de protéger les membres âgés de la famille, les jeunes conducteurs inexpérimentés ou les animaux de compagnie.
D'un point de vue commercial, la technologie de suivi est utilisée pour surveiller à la fois les actifs corporels et les mouvements des employés, en particulier les chauffeurs de camion. Même les agriculteurs utilisent de plus en plus cette technologie pour suivre le bétail. Pour calculer la distance (et la vitesse) de ce que nous avons marché, couru ou fait du vélo, les programmes d'entraînement doivent connaître notre position à tout moment. Combiner les données de localisation du dispositif de suivi avec une application relativement simple qui peut être téléchargée sur un téléphone portable, une tablette ou un ordinateur portable peut être très utile. Cela permet aux utilisateurs d'enregistrer leur activité physique et de voir ce qu'ils ont accompli au fil du temps. Les entreprises ont la possibilité d'analyser et d'améliorer l'efficacité de leurs opérations sous de nombreux aspects, en particulier leurs itinéraires de livraison. À cet égard, les barrières géographiques sont un outil particulièrement utile avec lequel les utilisateurs définissent une "zone de sécurité" prédéfinie sur une carte afin que si le localisateur quitte cette zone, une alarme se déclenche. Cet outil a une multitude d'utilisations, y compris le suivi de parents âgés atteints de maladies comme la maladie d'Alzheimer, ou de jeunes enfants, de bétail ou d'actifs commerciaux précieux.
Cependant, la fonctionnalité GNSS qui fournit la capacité de suivi la plus importante pose également un défi aux concepteurs en raison de la consommation d'énergie. Bien que des millions de ces appareils soient vendus chaque année, il est également vrai que beaucoup d'entre eux ne sont utilisés que pendant une courte période avant d'être rangés dans un tiroir et oubliés. C'est principalement parce qu'ils ne répondent pas aux attentes des utilisateurs, et l'une des raisons les plus courantes est la capacité insuffisante de la batterie. Le défi d'offrir une plus grande fonctionnalité est valable pour tous les petits appareils. Bien que l'ajout d'une batterie plus grande soit une solution évidente, les utilisateurs exigent des appareils plus petits que jamais, avec plus de fonctionnalités, ce qui signifie que la seule façon de résoudre ce problème est de trouver des solutions et des techniques plus efficaces. Par exemple, de nombreux capteurs n'ont pas besoin d'être en fonctionnement continu. Si vous mesurez quelque chose comme la température ambiante, prendre des mesures toutes les quelques millisecondes créera des données pratiquement non pertinentes et videra rapidement la batterie.
Dans ce cas, le capteur peut être allumé pendant une courte période pour prendre une mesure, puis s'éteindre à nouveau. Avec cette technique, même les capteurs gourmands en énergie peuvent être utilisés dans des appareils portables avec peu d'impact sur la durée de vie de la batterie. Cependant, pour les localisateurs où le contrôle de localisation est la fonctionnalité principale, éteindre l'unité GNSS pour fournir un fonctionnement plus efficace n'est pas une option viable. Une technique qui a été utilisée avec les applications de géorepérage consiste à réduire le taux de mise à jour pendant que le localisateur reste dans la "zone de sécurité", puis à augmenter la fréquence dès qu'il quitte la zone. Bien que nous nous dirigeons vers la compensation des unités GNSS inefficaces, il existe un risque que si l'appareil quitte la zone de sécurité avec une batterie faible, la batterie s'épuise rapidement en raison de la fréquence accrue des mises à jour, ce qui signifie que tout pourrait être perdu. au moment le plus critique. En réalité, la seule solution viable est d'augmenter l'efficacité de l'unité GNSS, afin que la fonctionnalité et le taux de mise à jour requis puissent être fournis, tout en utilisant une pile de taille acceptable.
L'un des derniers appareils à arriver sur le marché est la série u-blox ZOE-M8, et il n'est pas surprenant qu'elle soit l'une des plus économes en énergie. La variante ZOE-M8B est un module GNSS System in Package (SiP) hautement intégré, ultra-compact et ultra-basse consommation, mesurant seulement 4,5 x 4,5 x 1,0 mm. Il fait partie d'un package S-LGA (Soldered Land Grid Array) avancé qui permet un soudage simple et fiable. La ZOE-M8B est entièrement testée et qualifiée conformément à la norme JESD47/ISO 16750. Grâce au mode Super-Efficient (Super-E) intégré, la ZOE-M8B offre un équilibre idéal entre taille compacte, très faible consommation d'énergie et bonne Performances GNSS. Consommant 8 fois moins d'énergie que le populaire ZOE-M2,5G compatible (fonctionnant en mode pleine puissance à 8 Hz), le ZOE-M1B conserve toujours une bonne précision de positionnement et de vitesse. En fait, la consommation d'énergie moyenne sur un trajet typique de 30 minutes n'est que de 25 mW, même en utilisant une conception d'antenne industrielle avec des niveaux de signal modérés à faibles.
Le mode Super-E a un réglage de performance par défaut avec le meilleur équilibre entre puissance et performance. Il offre également un paramètre d'économie d'énergie pour économiser davantage sur les applications où les performances peuvent être dégradées. Le ZOE-M8B basé sur TCXO intègre un filtre SAW frontal et un LNA frontal supplémentaire pour faciliter l'intégration de l'antenne. Une antenne passive peut être utilisée pour fournir une solution système hautement intégrée avec un eBOM minimal. L'intégration du ZOE-M8B dans des conceptions avancées est facile grâce à la conception entièrement intégrée, à l'alimentation en tension simple de 1,8 V, à l'interface simple et à la suppression des interférences sophistiquée, garantissant des performances maximales même dans des environnements difficiles pour le GNSS. De plus, le ZOE-M8B offre une interface SQI pour un flash externe en option, un enregistrement continu des données et des performances A-GNSS améliorées. ZOE-M8B est basé sur le moteur GNSS M8 simultané hautes performances d'u-blox, prenant en charge GPS/GLONASS/BeiDoy/Galileo, y compris la protection de l'intégrité des messages, les mesures anti-interférence et anti-usurpation. Toutes ces caractéristiques permettent un positionnement fiable dans des environnements difficiles.
Pour simplifier davantage la conception, u-blox propose également une variété de kits d'évaluation pour tester votre technologie de positionnement M8. Une interface USB intégrée fournit l'alimentation et permet un transfert de données à grande vitesse. Les kits peuvent être utilisés avec un PDA, un ordinateur portable ou un ordinateur et peuvent donc être utilisés dans des laboratoires de R&D dans des scénarios réels. Les kits complets incluent tous les pilotes USB nécessaires dans leurs packages logiciels.
Résumé
Le suivi personnel est le secteur du marché LBS qui connaît la croissance la plus rapide, mais il a souffert du besoin de niveaux de puissance relativement élevés, ce qui limite l'utilité des premières conceptions. Avec la sortie du ZOE-M8B d'ublox, avec le mode Super-E intégré, les tables ont changé et le positionnement GNSS constant peut désormais être fourni à de petits appareils portables. Le ZOE-M8B est non seulement petit et consomme peu d'énergie, mais sa capacité à utiliser une antenne passive, une interface simple et un kit d'évaluation complet facilitent la tâche des concepteurs expérimentés et de ceux qui réalisent leur première conception basée sur le ZOE-MXNUMXB GNSS.