¿Qué tienen en común los localizadores de objetos, los localizadores de mascotas, los dispositivos wearables de fitness, los ciclocomputadores y los smartphones? Una de las similitudes es que todos utilizan el GNSS para el posicionamiento y la navegación. Otra es que no pueden realizar funciones de posicionamiento ni navegación cuando se les agota la batería.
De ahí el reto al que se enfrentan los fabricantes de equipos originales (OEM), que deben encontrar un equilibrio entre la necesidad de disponer de información de localización en tiempo real y la necesidad de garantizar una larga duración de la batería. Una opción es el «duty cycling». En lugar de mantener el receptor GNSS en funcionamiento de forma continua, esta técnica lo activa únicamente a intervalos específicos, en función de los requisitos de la aplicación.
Por ejemplo, un localizador de activos instalado en un contenedor de transporte podría configurarse para encender el receptor GNSS una vez por hora, mientras que un dispositivo wearable de fitness podría hacerlo cada 10 segundos. Si el dispositivo cuenta con un acelerómetro, existe una opción relacionada denominada «ciclo de funcionamiento inteligente», que activa el receptor GNSS únicamente cuando se detecta un movimiento significativo. El ciclo de funcionamiento inteligente puede ser una buena opción para los localizadores de mascotas, ya que las cats permanecen inmóviles gran parte del día y duermen una media de entre 12 y 16 horas.
El GNSS asistido (A-GNSS) es otra opción. Al utilizar una pequeña cantidad de datos móviles para descargar los datos actuales del almanaque y las efemérides de los satélites, el receptor puede realizar un «arranque rápido», lo que reduce el tiempo hasta la primera posición (TTFF) de unos 30 segundos a entre 1 y 2 segundos. Esto permite realizar intentos de posicionamiento más breves y con un menor consumo de energía.
Cómo optimizar al máximo la selección e integración de tu antena GNSS
Podría decirse que una antena GNSS de alto rendimiento es la mejor opción para encontrar el equilibrio entre la duración de la batería y la precisión. De hecho, una antena GNSS complementa el ciclo de funcionamiento y el A-GNSS al garantizar que, siempre que el receptor esté encendido, disponga de señales de alta calidad con las que trabajar. Esto significa que el receptor no tiene que esforzarse tanto y, por lo tanto, no consume tanta energía.
Sin embargo, algunas antenas GNSS potencian al máximo estas ventajas. A la hora de comparar antenas, las tres características principales en las que hay que fijarse son:
- Eficiencia: Una antena altamente eficiente transmite una mayor parte de la potencia recibida, lo que significa que el amplificador de bajo ruido (LNA) del receptor no necesita tanta ganancia (y, por lo tanto, tanta potencia) para alcanzar el mismo nivel de señal.
- Figura de ruido del sistema: Una sección frontal de RF bien diseñada (antena + filtro + LNA) con una figura de ruido baja mejora la relación señal-ruido (SNR). Una mejor SNR permite que el receptor funcione de forma fiable en condiciones de señal más débil sin necesidad de aumentar la potencia de transmisión.
- Rechazo de interferencias: Las interferencias procedentes de transceptores (por ejemplo, de telefonía móvil) situados en el dispositivo o cerca de él obligan al receptor GNSS a utilizar más energía para descifrar la señal que necesita. La integración de filtros directamente en el módulo de antena es un método de eficacia probada para reducir este consumo de energía.
Chipsets GNSS de bajo consumo y descarga a la nube
No todos los receptores GNSS son iguales. Muchos de los chipsets más recientes están diseñados específicamente para aplicaciones de IoT que requieren modos de consumo ultrabajo:
- Corriente de adquisición frente a corriente de seguimiento: el consumo energético es mayor durante la fase de adquisición del satélite. Busca chipsets que consuman poca corriente en ambos modos.
- Modos de ahorro de energía: Muchos circuitos integrados modernos ofrecen un modo «supervisado» o de «alimentación mínima», en el que la mayor parte del receptor se apaga, pero una pequeña parte permanece activa para mantener el oscilador caliente. Esto reduce drásticamente el TTFF en el siguiente ciclo de activación.
La computación en la nube o en el borde es otra opción. De este modo, la tarea de procesar los datos de localización se traslada a la nube, por lo que el dispositivo no tiene que consumir energía, lo que alarga la duración de la batería. El dispositivo puede configurarse para recopilar datos GNSS sin procesar (pseudodistancias) y enviar pequeños paquetes de estos datos a la nube para el cálculo de la posición.
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