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2021年3月29日
Mistywest 的物联网产品设计和 OTA 固件更新 |
物联网产品工程师 Kevin Lockwood
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来自Fatigue Science的睡眠可穿戴设备
Device Chronicle采访了 MistyWest 的高级硬件/固件工程师 Kevin Lockwood。
从车队管理到物联网产品设计
Kevin 从远程信息处理和车队管理领域来到 MistyWest。当车队管理技术从 2G 过渡到 3G 时，他在那里，他说“现在似乎是史前时代。”在此之后，Kevin 深入研究蓝牙低功耗设计。他观察到蓝牙可能对通信有负面看法，但在凯文看来，如果合适的工程师正在研究设备解决方案以使其无缝地做到这一点，那么它是一种可以很好地传播的技术。他说：“业内有很多技巧可以尝试将 Apple Airpods 等体验带到低能耗设备上。事实上，低功耗设备和蓝牙的发展将 Kevin 带到了 MistyWest。
Kevin 致力于传感器上的机器学习核心，现在甚至可以让高级开发人员访问 IMU LSM 60 SOX，这样他和他的工程团队就可以训练可穿戴设备来评估单个运动员的表现，例如是否在拳击训练中出拳session 有一个适当的形式。
凯文继续说，MistyWest 以与团队中的几位工程物理学家一起解决难题而自豪。该公司有两个专长，一个是低功率受限设备，另一个是高功率机器学习机器视觉应用。
Kevin 致力于传感器上的机器学习核心，现在甚至可以让高级开发人员访问 ST Electronics 的 IMU LSM 60 SOX——这样他和他的工程团队就可以训练可穿戴设备来评估单个运动员的表现，例如是否在拳击训练课上打孔有一个适当的形式。
物联网产品和项目提
MistyWest以与团队中的几位工程物理学家一起解决难题而感到自豪。该公司有两个专长，一个是低功率受限设备，另一个是高功率机器学习机器视觉应用。
作为第一个例子，Kevin 描述了 MistyWest 开发的一个有趣的物联网产品。这是一款睡眠可穿戴设备。该产品由 Fatigue Science 委托，他们将深度数据科学应用于睡眠分析。在接触MistyWest之前，其他几家设计公司都在努力迭代设计以使其达到批量生产规模。他们正在努力解决功耗问题、数据吞吐量问题和整体制造问题。
凯文说，常见的错误可以直接通过预先存在的概念证明来识别。 “蓝牙服务没有安全性，链接没有加密；基于连接参数的数据吞吐量或功耗未优化。没有 OTA 软件更新，也没有向用户提供有关固件升级是否发生的可见反馈，例如设备上的指示灯闪烁。 “我们解决了这些问题，并提供了具有更好、更无缝用户体验的可穿戴设备。”
用于北极熊跟踪的 WWF IoT 产品，可与卫星配合使用
熊追踪
提到的第二个物联网产品侧重于跟踪和保护北极熊。随着全球变暖，北极熊的食物供应正在发生变化，因此，越来越多的人在北极地区与北极熊接触。不幸的是，当有这些熊与人类接触的情况时，熊总是会被枪杀。需要便携式跟踪设备来让研究人员了解熊的迁徙习性，而且还需要提供熊可能接近人类住区的早期预警系统。游骑兵可以准备好镇静剂枪，平民可以避免意外的熊遭遇。
世界野生动物联合会举办了一个研讨会，讨论与北极熊有关的追踪设备的状况。北极熊是一个具有侵略性的物种，非常庞大，因此问题是您如何设计一种在技术上性能良好但又坚固耐用的设备，使其能够在这些测试条件下生存？凯文说明了工程设计挑战：“当你想到跟踪设备时，你也会认为它应该有一个大天线和一个大电池来连接到卫星。然后你认为项圈设计是显而易见的解决方案，但这不适用于北极熊。他们的脖子比头还粗，所以设备会滑下来。粘合剂可能会失效，因此您无法将设备粘在他们的背面，现在这无疑是解决问题的一种对物种友好的方法。耳标可以被刺穿，但这些标签中使用的远距离 RFID 需要直升机上的团队喷洒 RFID 能量以试图引起响应。”这些解决方案都不是真正令人满意的解决方案。
经过大量的研究、设计和测试，Kevin 和他的团队找到了解决方案。他们设计了一种重量不到 40 克的跟踪设备，其内置天线具有足够的传输效率以到达卫星。使用了基于研究的卫星星座 Argos，基于 Argos 的设备设计以 400 Mhz 和低功率运行，具有小型电池和低数据传输速率。该团队能够成功地消除通常需要与卫星进行四分之一波长连接所需的大型天线的需求。在 85% 到 90% 的情况下，安装在北极熊身上的设备上的大型天线因为长粗设计通常会损坏。
空气感应
第三个物联网产品是消费和工业空气质量传感。 Zoa 可穿戴粒子传感器是一种基于激光的空气粒子计数器，因此您可以非常准确地评估您周围的空气质量。凯文解释说，在幕后，很多工程工作都涉及光学堆栈的校准、光传感器的校准以及使设备可大规模制造。颗粒传感器的工业版本也可以直接安装在通风口中，这是 Zoa 市场发展的下一个演变。
物联网产品中的 OTA 软件更新
正如上面在睡眠可穿戴项目中所强调的那样，MistyWest 将始终建议使用 OTA 软件更新来管理、升级和保护现场设备。 Kevin 已针对低功耗、受限设备的协议、系统和应用程序完成了特定的 OTA 设计工作。 OTA 解决方案的选择是根据具体情况进行的，因为不同的客户有不同的需求、不同的应用程序、不同的云提供商以及他们希望如何连接到他们的设备。 Kevin 指出，低功耗蓝牙是不安全协议的同义词，不同的供应商有不同的方法来解决这个问题，因为 Azure 和 AWS 等云提供商实现了许多安全层。 Kevin 坚信 MistyWest 提供了一个明确的方向，说明客户可以接受的安全级别。对于POC，安全性不是那么重要，然后在其他情况下，对于医疗设备，安全性问题要严格得多，必须从设计的最早阶段就予以考虑。 “通常，客户不会将安全 OTA 更新视为在产品设计阶段开始时添加的功能。但我们可以预见现场问题，如果客户不同意以某种形式内置 OTA 软件更新，我们将拒绝该项目。如果没有 OTA 软件更新，这将成为设计团队和客户的严重痛点。”。
预先警告，Kevin 目睹了设备制造商在将它们投入现场之前没有将 OTA 固件更新烘焙到设备中，现在召回是解决问题的唯一选择。这不是任何物联网产品供应商都希望自己遇到的情况。
我们希望Kevin和他在MistyWest的同事们继续工作，从事激动人心的物联网产品设计项目。
提到的第二个物联网产品侧重于跟踪和保护北极熊。随着全球变暖，北极熊的食物供应正在发生变化，因此，越来越多的人在北极地区与北极熊接触。不幸的是，当有这些熊与人类接触的情况时，熊总是会被枪杀。需要便携式跟踪设备来让研究人员了解熊的迁徙习性，而且还需要提供熊可能接近人类住区的早期预警系统。游骑兵可以准备好镇静剂枪，平民可以避免意外的熊遭遇。
世界野生动物联合会举办了一个研讨会，讨论与北极熊有关的追踪设备的状况。北极熊是一个具有侵略性的物种，非常庞大，因此问题是您如何设计一种在技术上性能良好但又坚固耐用的设备，使其能够在这些测试条件下生存？凯文说明了工程设计挑战：“当你想到跟踪设备时，你也会认为它应该有一个大天线和一个大电池来连接到卫星。然后你认为项圈设计是显而易见的解决方案，但这不适用于北极熊。他们的脖子比头还粗，所以设备会滑下来。粘合剂可能会失效，因此您无法将设备粘在他们的背面，现在这无疑是解决问题的一种对物种友好的方法。耳标可以被刺穿，但这些标签中使用的远距离 RFID 需要直升机上的团队喷洒 RFID 能量以试图引起响应。”这些解决方案都不是真正令人满意的解决方案。
经过大量的研究、设计和测试，Kevin 和他的团队找到了解决方案。他们设计了一种重量不到 40 克的跟踪设备，其内置天线具有足够的传输效率以到达卫星。使用了基于研究的卫星星座 Argos，基于 Argos 的设备设计以 400 Mhz 和低功率运行，具有小型电池和低数据传输速率。该团队能够成功地消除通常需要与卫星进行四分之一波长连接所需的大型天线的需求。在 85% 到 90% 的情况下，安装在北极熊身上的设备上的大型天线因为长粗设计通常会损坏。
空气感应
第三个物联网产品是消费和工业空气质量传感。 Zoa 可穿戴粒子传感器是一种基于激光的空气粒子计数器，因此您可以非常准确地评估您周围的空气质量。凯文解释说，在幕后，很多工程工作都涉及光学堆栈的校准、光传感器的校准以及使设备可大规模制造。颗粒传感器的工业版本也可以直接安装在通风口中，这是 Zoa 市场发展的下一个演变。
物联网产品中的 OTA 软件更新
正如上面在睡眠可穿戴项目中所强调的那样，MistyWest 将始终建议使用 OTA 软件更新来管理、升级和保护现场设备。 Kevin 已针对低功耗、受限设备的协议、系统和应用程序完成了特定的 OTA 设计工作。 OTA 解决方案的选择是根据具体情况进行的，因为不同的客户有不同的需求、不同的应用程序、不同的云提供商以及他们希望如何连接到他们的设备。 Kevin 指出，低功耗蓝牙是不安全协议的同义词，不同的供应商有不同的方法来解决这个问题，因为 Azure 和 AWS 等云提供商实现了许多安全层。 Kevin 坚信 MistyWest 提供了一个明确的方向，说明客户可以接受的安全级别。对于POC，安全性不是那么重要，然后在其他情况下，对于医疗设备，安全性问题要严格得多，必须从设计的最早阶段就予以考虑。 “通常，客户不会将安全 OTA 更新视为在产品设计阶段开始时添加的功能。但我们可以预见现场问题，如果客户不同意以某种形式内置 OTA 软件更新，我们将拒绝该项目。如果没有 OTA 软件更新，这将成为设计团队和客户的严重痛点。”。
预先警告，Kevin 目睹了设备制造商在将它们投入现场之前没有将 OTA 固件更新烘焙到设备中，现在召回是解决问题的唯一选择。这不是任何物联网产品供应商都希望自己遇到的情况。
我们希望Kevin和他在MistyWest的同事们继续工作，从事激动人心的物联网产品设计项目。
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