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2021年3月29日
Mistywest での IoT 製品設計と OTA ファームウェアの更新 |
IoT プロダクト エンジニア Kevin Lockwood
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Fatigue Scienceのスリープウェアラブル
Device Chronicle interviews Kevin Lockwood, Senior Hardware/Firmware Engineer at MistyWest。
フリート管理からIoT製品設計まで
Kevin は、テレマティクスとフリート管理の世界から MistyWest に来ました。 彼は、フリート管理テクノロジーが 2G から 3G に移行していたときにそこにいました。「今は先史時代のようです」と彼は言います。 その後、Kevin は Bluetooth Low Energy の設計に深く入り込みました。 彼は、Bluetooth は通信に対して否定的な認識を持っている可能性があるとの見解を示していますが、Kevin の推定では、適切なエンジニアがデバイス ソリューションに取り組んでシームレスにこれを行うことができれば、広く普及するテクノロジーです。 彼は、「Apple Airpods のような体験を低エネルギーデバイスに持ち込もうとする商売には、たくさんのトリックがあります。 実際、低エネルギー デバイスと Bluetooth の開発により、Kevin は MistyWest にやって来ました。
Kevin は、センサーの機械学習コアに取り組んでおり、IMU LSM 60 SOX への高度な開発者のアクセスさえ取得できるようになりました。 セッションには適切なフォームがあります。
Kevin は、MistyWest はチームの数人の工学物理学者と一緒に難しい問題を解決することに誇りを持っていると言い続けています。 同社には 2 つの専門分野があり、1 つは低電力の制約のあるデバイスであり、もう 1 つは高電力の機械学習マシン ビジョン アプリケーションです。
ケビンは、センサーの機械学習コアに取り組んでおり、現在では、開発者が ST Electronics の IMU LSM 60 SOX にアクセスできるようになっています。 ボクシング トレーニング セッションでのパンチには、適切なフォームがあります。
言及する IoT 製品とプロジェクト
MistyWest は、チームの数人の工学物理学者と一緒に難しい問題を解決することに誇りを持っています。同社には 2 つの専門分野があり、1 つは低電力の制約のあるデバイスで、もう 1 つは高電力の機械学習マシン ビジョン アプリケーションです。
最初の例として、Kevin は MistyWest が取り組んだ興味深い IoT 製品について説明します。睡眠用ウェアラブルです。この製品は、睡眠分析に深いデータ サイエンスを行う Fatigue Science によって委託されました。 MistyWest にアプローチする前に、他のいくつかのデザイン会社は、大量生産規模にするためにデザインを反復するのに苦労していました。彼らは、消費電力の問題、データ スループットの問題、および全体的な製造の問題に苦労していました。
ケビンは、既存の概念実証でよくある間違いがすぐに特定されたと述べています。 「bluetooth サービスにはセキュリティがなく、リンクには暗号化がありませんでした。接続パラメータに基づくデータ スループットまたは消費電力が最適化されていません。 OTA ソフトウェアの更新はなく、デバイスのライトの点滅など、ファームウェアのアップグレードが行われたかどうかについてユーザーに目に見えるフィードバックもありませんでした。 「これらの問題に対処し、より優れたシームレスなユーザー エクスペリエンスを備えたウェアラブルを提供しました。」
人工衛星と連携するホッキョクグマ追跡用WWF IoT製品
クマの追跡
言及された 2 番目の IoT 製品は、ホッキョクグマの追跡と保護に焦点を当てています。地球温暖化に伴い、ホッキョクグマへの食糧供給が変化し、その結果、北極地域ではますます多くの人間がホッキョクグマと接触するようになっています。残念なことに、クマが人間と接触する例があると、必ずクマは撃たれます。携帯型追跡装置は、研究者にクマの移動習性に関する洞察を提供するだけでなく、クマが人間の居住地に近づいている可能性があるという早期警告システムも提供する必要があります。レンジャーは麻酔銃を用意でき、民間人は予期しないクマとの遭遇を避けることができます。
世界自然保護基金は、ホッキョクグマに関する追跡装置の状態について議論するためのワークショップを開催しました。ホッキョクグマは攻撃的な種で巨大なので、問題は、技術的に優れた性能を発揮するだけでなく、これらのテスト条件に耐えられるほど頑丈で堅牢なデバイスをどのように設計するかです。 Kevin は、エンジニアリング設計の課題を次のように説明しています。「追跡装置について考えるとき、衛星に接続するための大きなアンテナと大きなバッテリーも必要だと思います。次に、首輪のデザインを明白な解決策と考えますが、これはホッキョクグマでは機能しません。彼らの首は頭よりも厚いので、デバイスが滑り落ちます。接着剤が失敗する可能性があるため、デバイスを背面に接着することはできません。これは、間違いなく種に優しい問題解決方法です。耳のタグは突き刺すことができますが、これらのタグで使用される長距離 RFID は、応答を引き出すために、ヘリコプターのチームが RFID エネルギーを噴霧する必要があります。」これらの解決策はどれも、本当に満足のいく解決策ではありませんでした。
かなりの量の調査、設計、およびテストの後、Kevin と彼のチームは解決策を見つけました。彼らは、衛星に到達するのに十分な伝送効率を備えた内部アンテナを備えた、40g 未満の重量の追跡装置を設計しました。研究ベースの衛星コンステレーションである Argos が使用され、Argos ベースのデバイス設計は 400 MHz で動作し、小型のフォーム ファクター バッテリーと低データ転送レートで低電力で動作しました。チームは、衛星との 4 分の 1 波長接続に通常必要となる大型アンテナの必要性をうまく無効にすることができました。長いずんぐりしたデザインは通常壊れるため、ホッキョクグマに取り付けられたデバイスの大きなアンテナは 85 ～ 90% のケースで発生します。
エアセンシング
3 番目の IoT 製品は、民生用および産業用の空気質センシングです。 Zoa ウェアラブル粒子センサーは、レーザー ベースの空気粒子カウンターであるため、周囲の空気の質を非常に正確に評価できます。 Kevin は、舞台裏で多くのエンジニアリング作業が光学スタックのキャリブレーション、光センサーのキャリブレーション、およびデバイスを大規模に製造可能にすることに費やされたと説明しています。粒子センサーの産業用バージョンは、通気口に直接取り付けることもできます。これは、Zoa の市場開発の次の進化です。
IoT 製品の OTA ソフトウェア更新
上記のスリープ ウェアラブル プロジェクトで強調されているように、MistyWest は、フィールドでデバイスを管理、アップグレード、および保護するために、OTA ソフトウェア アップデートの使用を常に推奨しています。 Kevin は、低電力で制約のあるデバイスを使用するプロトコル、システム、およびアプリケーションに関する特定の OTA 設計作業を行いました。 OTA ソリューションの選択は、顧客ごとにニーズ、アプリケーション、クラウド プロバイダー、デバイスとのインターフェース方法が異なるため、ケース バイ ケースで行われます。 Kevin は、低エネルギー Bluetooth は安全でないプロトコルと同義であり、Azure や AWS などのクラウド プロバイダーによって実現される多くのセキュリティ レイヤーの問題に対処する方法はベンダーによって異なると指摘しています。 Kevin は、MistyWest がクライアントにとって許容できるセキュリティ レベルについて明確な方向性を示していることを強く主張しています。 POC の場合、セキュリティはそれほど問題ではありませんが、医療機器ではセキュリティの懸念がはるかに厳しく、設計の初期段階から考慮に入れる必要があります。 「多くの場合、クライアントは安全な OTA アップデートを製品設計フェーズの開始時に追加する機能とは見なしません。ただし、フィールドの問題を予測することは可能であり、クライアントが何らかの形で OTA ソフトウェア アップデートを組み込むことに同意しない場合、プロジェクトは拒否されます。 OTA ソフトウェアの更新がなければ、設計チームとクライアントの両方にとって深刻な問題になります。」
あらかじめご了承ください。ケビンは、OTA ファームウェアの更新を現場に投入する前にデバイスに焼き付けておらず、問題を解決する唯一のオプションはリコールであるデバイス メーカーを目撃しています。これは、IoT 製品プロバイダーが自分自身を見つけたいと思う状況ではありません。
MistyWest の Kevin と彼の同僚が、引き続きエキサイティングな IoT 製品設計プロジェクトに取り組んでいることを願っています。
言及された 2 番目の IoT 製品は、ホッキョクグマの追跡と保護に焦点を当てています。地球温暖化に伴い、ホッキョクグマへの食糧供給が変化し、その結果、北極地域ではますます多くの人間がホッキョクグマと接触するようになっています。残念なことに、クマが人間と接触する例があると、必ずクマは撃たれます。携帯型追跡装置は、研究者にクマの移動習性に関する洞察を提供するだけでなく、クマが人間の居住地に近づいている可能性があるという早期警告システムも提供する必要があります。レンジャーは麻酔銃を用意でき、民間人は予期しないクマとの遭遇を避けることができます。
世界自然保護基金は、ホッキョクグマに関する追跡装置の状態について議論するためのワークショップを開催しました。ホッキョクグマは攻撃的な種で巨大なので、問題は、技術的に優れた性能を発揮するだけでなく、これらのテスト条件に耐えられるほど頑丈で堅牢なデバイスをどのように設計するかです。 Kevin は、エンジニアリング設計の課題を次のように説明しています。「追跡装置について考えるとき、衛星に接続するための大きなアンテナと大きなバッテリーも必要だと思います。次に、首輪のデザインを明白な解決策と考えますが、これはホッキョクグマでは機能しません。彼らの首は頭よりも厚いので、デバイスが滑り落ちます。接着剤が失敗する可能性があるため、デバイスを背面に接着することはできません。これは、間違いなく種に優しい問題解決方法です。耳のタグは突き刺すことができますが、これらのタグで使用される長距離 RFID は、応答を引き出すために、ヘリコプターのチームが RFID エネルギーを噴霧する必要があります。」これらの解決策はどれも、本当に満足のいく解決策ではありませんでした。
かなりの量の調査、設計、およびテストの後、Kevin と彼のチームは解決策を見つけました。彼らは、衛星に到達するのに十分な伝送効率を備えた内部アンテナを備えた、40g 未満の重量の追跡装置を設計しました。研究ベースの衛星コンステレーションである Argos が使用され、Argos ベースのデバイス設計は 400 MHz で動作し、小型のフォーム ファクター バッテリーと低データ転送レートで低電力で動作しました。チームは、衛星との 4 分の 1 波長接続に通常必要となる大型アンテナの必要性をうまく無効にすることができました。長いずんぐりしたデザインは通常壊れるため、ホッキョクグマに取り付けられたデバイスの大きなアンテナは 85 ～ 90% のケースで発生します。
エアセンシング
3 番目の IoT 製品は、民生用および産業用の空気質センシングです。 Zoa ウェアラブル粒子センサーは、レーザー ベースの空気粒子カウンターであるため、周囲の空気の質を非常に正確に評価できます。 Kevin は、舞台裏で多くのエンジニアリング作業が光学スタックのキャリブレーション、光センサーのキャリブレーション、およびデバイスを大規模に製造可能にすることに費やされたと説明しています。粒子センサーの産業用バージョンは、通気口に直接取り付けることもできます。これは、Zoa の市場開発の次の進化です。
IoT 製品の OTA ソフトウェア更新
上記のスリープ ウェアラブル プロジェクトで強調されているように、MistyWest は、フィールドでデバイスを管理、アップグレード、および保護するために、OTA ソフトウェア アップデートの使用を常に推奨しています。 Kevin は、低電力で制約のあるデバイスを使用するプロトコル、システム、およびアプリケーションに関する特定の OTA 設計作業を行いました。 OTA ソリューションの選択は、顧客ごとにニーズ、アプリケーション、クラウド プロバイダー、デバイスとのインターフェース方法が異なるため、ケース バイ ケースで行われます。 Kevin は、低エネルギー Bluetooth は安全でないプロトコルと同義であり、Azure や AWS などのクラウド プロバイダーによって実現される多くのセキュリティ レイヤーの問題に対処する方法はベンダーによって異なると指摘しています。 Kevin は、MistyWest がクライアントにとって許容できるセキュリティ レベルについて明確な方向性を示していることを強く主張しています。 POC の場合、セキュリティはそれほど問題ではありませんが、医療機器ではセキュリティの懸念がはるかに厳しく、設計の初期段階から考慮に入れる必要があります。 「多くの場合、クライアントは安全な OTA アップデートを製品設計フェーズの開始時に追加する機能とは見なしません。ただし、フィールドの問題を予測することは可能であり、クライアントが何らかの形で OTA ソフトウェア アップデートを組み込むことに同意しない場合、プロジェクトは拒否されます。 OTA ソフトウェアの更新がなければ、設計チームとクライアントの両方にとって深刻な問題になります。」
あらかじめご了承ください。ケビンは、OTA ファームウェアの更新を現場に投入する前にデバイスに焼き付けておらず、問題を解決する唯一のオプションはリコールであるデバイス メーカーを目撃しています。これは、IoT 製品プロバイダーが自分自身を見つけたいと思う状況ではありません。
MistyWest の Kevin と彼の同僚が、引き続きエキサイティングな IoT 製品設計プロジェクトに取り組んでいることを願っています。
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