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室内定位和仓储物流

室内跟踪应用包括室内定位系统和仓储物流解决方案,其适用范围可扩展到工厂、医院、工厂和棚式建筑的内部以及周边环境。室内定位可采用实时定位系统 (RTLS) 方法来跟踪仓库中的工业工具、医院中的移动资产(如医疗设备)、工厂中的工业设备或是机场行李,且精度可达数厘米。

技术挑战

室内定位和仓储物流可能涉及在运输过程中监测温度、湿度和资产运动情况等环境参数。加速度计可用于检测各种事件,例如运动和唤醒、振动、冲击、自由落体以及方向等等。一些功耗极低的加速度计能够实现不间断运行,且可以将较为耗电的微控制器保持在睡眠模式,直至检测到异常事件为止。

传感器是资产跟踪应用中的关键器件,它们可以检测各种能够触发补救措施(例如激活除湿系统)的条件和事件。用户可以使用传感器来确保货物一直处于适当密封的条件下并验证冷链条件是否始终如一,从而确保在指定的时间内温度和湿度不会超过所设的阈值。

其他的应用示例包括利用压力传感器执行飞机起飞和降落检测,以及执行密封检测和高度检测等等。麦克风可以检测噪声或记录讯息,适用于各种安全目的和新兴应用。接近传感器和光传感器可用于监测集装箱门的开启和关闭,以及总体运输安全情况。

此外,连通性网络基础设施对于确保针对各种资产(例如工厂和仓库内外的工业工具)实现较高的定位精度也有着至关重要的意义。通常而言,GPS定位并不适合室内环境,因此需要添置信标或是卫星连接基础设施。目前此类应用最常用的技术包括Bluetooth®低功耗、Wi-Fi和超宽带 (UWB) 协议。 

仓库中的智能托盘可通过短距离连接进行通信;用户可以使用室内卫星基础设施实现该连接,或是使用智能手机等手持式读取器来交换信息。运输开始之前,托盘可直接与运输车辆上的黑匣子进行通信,以传递条件状态信息。黑匣子可以通过Bluetooth®低功耗连接从托盘中采集数据,并使用LoRa、NB-IoT或Sigfox等低功耗广域网 (LPWAN) 协议将数据发送到云端。相关应用的最新趋势是同时嵌入短距离连接和长距离连接,以便在通过室内卫星基础设施进行通信的同时,直接与中央服务器进行通信。

意法半导体解决方案

为了支持用户设计超低功耗跟踪和监控解决方案,意法半导体推出了品类齐全的温度/湿度/压力传感器、惯性测量单元(加速度计、陀螺仪和磁力计)以及接近传感器。 

加速度计可以检测包裹是否掉落或是遭受冲击;一些加速度计可在检测到大幅运动事件之前使传感器节点系统保持在睡眠模式,从而显著延长电池寿命。超低功耗LIS2DW12 MEMS加速度计的测量刻度可达16g,且现已推出带有嵌入式温度传感器的版本 (LIS2DTW12)。意法半导体推出了H3LISxxx系列,适用于加速度高达400g的高强度碰撞检测。HTS221湿度传感器同样带有嵌入式温度传感器;用户可利用该传感器来监测货物和食品,以确保其储存和运输过程符合适当的环境条件要求。如果需要高精度的温度监测,则STTS22H可在-10°C至+60°C的温度范围内实现精度为0.5°C的监测效果。LPS2系列压力传感器气压计中包含了防水型绝对压力传感器;该传感器同样能够检测高度变化。

带有机器学习内核的惯性模块(例如带有陀螺仪和加速度计的LSM6DSOX)能够在独立模式下确定自由落体等特定事件,同时系统中的其余部分会保持在睡眠模式以节约能源。MP34DT05-A麦克风可用于录制语音和声音数据,并与各种安全应用或是其他新应用进行共享。

意法半导体还可生产高性能的飞行时间测距传感器,例如VL6180XVL6180接近传感器(可分别实现最多20cm和60cm的环境光感应范围)、VL53L0XVL53L1X测距传感器(可分别测量最多2m和4m的距离)以及VL53L3CX和VL53L1CB接近和多目标传感器(可分别测量最多5m和8m的距离)。意法半导体可为旗下的传感器提供全方位的软件支持,其中包括C驱动器、传感器融合中间件和软件源代码示例(例如用于飞机检测和倾斜感知的运动软件库),以及STM32CubeMX环境中的数据记录、学习内核和AI开发等诸多工业应用。  

在短距离通信方面,意法半导体推出了适用于NFC通信的ST25系列;而在Bluetooth®低功耗协议方面,我们则推出了专用的BlueNRG芯片以及带有嵌入式无线收发器的STM32WB双核微控制器。此外,意法半导体还大力发展长距离LPWAN通信和sub-1GHz频率应用,并推出了相应的LoRa和Sigfox解决方案;而采用超宽带 (UWB) 技术的NB-IoT解决方案也将在不久之后面世。 

Sigfox技术可提供原生的地理定位 (Atlas) 和跨洲 (Monarch) 支持;用户可将其部署在我们的S2-LP芯片和STM32WL微控制器上,并将这些芯片和微控制器用于超低功耗的长距离通信应用,或是各类涉及小型不常用数据包的应用。

长距离广域网 (LoRaWAN) 开放式通信协议同样适用于STM32WL微控制器。此项sub-GHz无线技术支持长距离数据传输,且其简单的架构十分便于部署。一般来说,LoRa是一个很受欢迎的可选方案,因为用户可以面向智能农场、仓储物流和智慧城市应用打造和管理自己的专用网络。

因为我们需要频繁使用电池供电解决方案,所以电源管理几乎成为了资产跟踪应用中最常见的关键因素。正因为如此,ST1PS01/02等电源管理器件才能够对优化系统功耗和节能起到至关重要的作用。

对于上述所有技术,意法半导体可以利用评估板和应用固件面向不同的用例场景提供完整的端到端解决方案以及相应的开发环境;其中包括专用的ST Asset tracking应用和DSH-ASSETRACKING网页式云仪表板,该仪表板可通过直观的图形监控界面来简化多技术解决方案的管理流程。

 

 

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      STEVAL-IDB013V1

      批量生产

      Evaluation platform based on BlueNRG-LPS system-on-chip

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      STEVAL-IDB013V1
      批量生产

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