智工运维定位器技术方案及选型

• 背景

        工卡式定位器在市场上比较少见，这个产品最初是一个客户的定制需求，配合我们公司园区管理系统使用。客户是一家大型工厂，厂区面积比较大，希望在门岗给来访的人员及车辆发一个定位器，园区管理系统可以监控到目标的实时位置以及历史轨迹等。要求能监控车辆的速度，支持货车实时调度限流，避免作业区拥挤；同时支持室外，室内定位，配合园区系统的安全专员巡更功能；定位精确，体积小；

• 方案评估

        技术方案评估阶段对比过多个定位方案，室外的有GNSS（GPS，北斗等），移动网络基站定位。室内的有超宽带技术(UWB)，蓝牙AoA(Angle of Arrive), WIFI，蓝牙信标(ibeacon)+LoRa等。综合评估后采用了“4G(Lte Cat.1) + GNSS + 蓝牙信标“方案。

        定位器终端包括工卡式定位器和蓝牙信标，定位器包括4G，GNSS，蓝牙，RFID等模块，成本较高，考虑到进门岗的时候发一张，离开就还回来，一个厂区项目需求量不算大。蓝牙信标需要每个办公室部署一个，每个车间大概20米左右部署一个，量比较大，好在成本比较低（几十块）。综合成本比蓝牙AoA，UWB等方案要便宜不少。总的来说总成本较低，定位精度能满足需求，反应速度较快，缺点是电池持航能力，要考验软，硬件低功耗优化的水平了。

        技术上来说，主要难点就是体积小了，引发一系列问题。这么多器件放置在一个工卡大小的外壳里面，对layout的要求比较高。好几个无线芯片，天线信号干扰较严重。没多少积体放置锂电池，对低功耗优化要求高，目标是做到24小时的持航。定位器大概方案图如下：

 蓝牙信标的方案就比较简单，就一颗带mcu功能的蓝牙芯片，需要把低功耗调试好，一颗纽扣电池基本能工作一年以上。

• 技术选型

    首先是4G模块，为什么不是成本更低的NB-IOT？主要是考虑到网络覆盖和速率问题，毕竟有些厂区会在偏远的郊区，特别是化工厂。也是看好LTE Cat.1的未来前景。借用别人的两张图来说明：

 

        对比过市面上的Cat.1模块，最初是选择了中移物联的ML302，经过了预研阶段后（开发板验证，投了一次板），货源供应紧张（疫情），无奈放弃。然后选用了上海移远的EC600N系列，该模块支持openMCU，而且是用python语言开发，很是创新。

        GNSS芯片缺货比较严重，由于团队没有GPS研发的经验，稳妥起见，没有用国产芯片，选用了成本较高一点的ublox UBX8030M芯片。事实上后来也因为没这块经验踩了不少坑，例如低估了天线的难度。大厂芯片资料多，网上参考文章也较多，第一次接触新的方向本人习惯性选用大厂芯片，能少踩点坑。我学mcu是从STM32开始的，然后51，STM8，新唐，GD32，MM32等等各种国产mcu，那个便宜用那个，疫情期间是那个有货用那个。蓝牙(BLE)是从TI的CC2540开始学的，然后就是Dialog，富芮坤等。其它的2.4G，433MHz芯片也是先从大厂过来的，资料多踩坑少，没毛病。

        芯片选型要考虑的因素比较多，技术是否能满足需求，开发难度如何，技术支持如何，货源，价格，后续发展等。这个项目mcu的选型就很简单，朋友公司屯了一批蓝牙mcu，疫情期间货源和价格优势非常明显。虽然是国产芯片，但是他们开发过，知道没什么大坑，直接就它了（型号就不说了）。

        关于选型，还有个无奈的事情，到研发后期的时候，上海移远推出了“LTE Cat.1 + GNSS + 蓝牙 + wifi” 的模块，这正是我们一开始想找的，只能后续考虑了。其实预研时中移物联说有一款类似的模块，上市时间未确定，放弃了。让研发去等期货，风险太大。