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【案例分析】超轻节能，基于nRF9160的野生动物追踪器

Nordic半导体 2024-12-12 17:01
详解状态监控系统的数据采集技术 示波器需要多少模拟通道？


NORDIC

概要

一家专业从事野生动物追踪技术的销售和咨询、产品定制和大数据服务的领先高科技企业最新研发的野生动物追踪器采用了 Nordic nRF9160 SiP 的精确位置监测和蜂窝连接功能。

  • nRF9160 的功能集和处理能力降低了追踪器的物料清单和设计复杂性。

  • nRF9160 极小的尺寸和重量使跟踪器的重量仅为 2.9 克。

  • nRF9160 使追踪器能够使用极小的电池长时间工作。

  • nRF Connect SDK 的强大功能可帮助企业开发应用，缩短整个产品开发周期。

  • Nordic 提供全面的参考设计资料和技术支持。






挑战

野生动物追踪技术面临的挑战在于如何制造出一种轻便的设备，既能长时间使用微小的电池，又能处理大量数据。传统的设计技术依赖于射频、微控制器和其他组件，这些组件会增加设备的尺寸、功耗和总体成本，因此不适合跟踪小型或敏感物种。

该企业开始挑战传统设计，为全球需要野生动物追踪设备的科研机构、保护区和国家公园提供最佳解决方案。





解决方案


经过广泛的研究，该领先企业决定采用 Nordic Semiconductor 的 nRF9160 SiP 打造一款野生动物追踪器。nRF9160 具有强大的处理能力和传输能力，可通过现有基础设施和网络向服务器收集数据。该 SiP 提供了大量的内部资源和处理能力，无需额外的组件。

Nordic nRF9160 将最新的低功耗 LTE-M 技术、先进的处理能力和安全性集成在一个紧凑、高度集成的系统级封装 (SiP) 中。nRF9160 内置 Arm Cortex-M33 特定应用处理器、射频前端 (RFFE) 和电源管理系统，是市场上最紧凑、最完整、最节能的蜂窝物联网解决方案。

nRF9160 SiP 还具有独特的尺寸、重量和能效组合。它使追踪器实现了仅 2.9 克的超轻重量。这使得跟踪重量小于 100 克的野生动物成为可能。


该款追踪器采用软包锂电池供电，太阳能续航，设备根据电量动态调整数据采集频率，同时通过蜂窝网络将数据发送到数据中心。

跟踪器具备 GPS 和北斗定位功能，可同步收集经度、纬度、速度、高度、航向、HDOP、VDOP、活动水平、体温、设备电压、ACC、ODBA 等多维数据。它每天可收集 1440 组定位数据和 12,000 组 ACC 数据。

该企业使用 Nordic 的 nRF Connect SDK 开发应用程序，大大缩短了产品开发周期。因此，从创意到首次生产仅用了三个月时间。

nRF Connect SDK 是一个可扩展的统一软件开发工具包，用于构建基于 Nordic nRF52、nRF53、nRF70 和 nRF91 系列无线设备的产品。它为开发人员提供了一个可扩展的框架，用于为内存受限的设备构建尺寸优化的软件，以及为更先进的设备和应用构建功能强大的复杂软件。它将 Zephyr 实时操作系统与各种示例、应用协议、协议栈、库和硬件驱动程序集成在一起。

此外，随着计算机深度学习、智能音频分析、智能语音识别等技术的快速发展，北欧机器学习技术使动物语言识别成为可能。这意味着野生动物音频监测将迎来新的发展机遇。





结果


该追踪器仅重 2.9 克，重量轻、寿命长、性能高，并且不会伤害被追踪的动物。与此同时，该企业已经完成了一个拥有自己的服务器、PC 软件和移动应用程序的全面解决方案。

此追踪解决方案已被全球 300 多个科研团队和管理单位采用。它已成功追踪了 2 万多个动物个体，采集了 8000 多万条有效数据，对濒危物种和特殊标记物种进行了监测。这些数据使野生动物资源的保护与管理、生物多样性保护、航空鸟撞预警、疫情疫病研究以及栖息地环境保护和评估成为可能。

“Nordic nRF9160 使我们能够设计出独特的野生动物追踪器，它提供了完美的尺寸、重量和超低功耗组合。Nordic 在我们的开发过程中提供了全面的参考设计资料、技术支持和快速响应。” 该企业技术总监表示。


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