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u-blox云定位技術(shù)在野生動(dòng)物跟蹤和監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

瑞士ublox ? 來(lái)源:瑞士u-blox ? 2025-04-14 10:55 ? 次閱讀
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作者

GiovanniSolito

u-blox產(chǎn)品中心服務(wù)部高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理

近年來(lái),全球野生動(dòng)物數(shù)量大幅減少。2022年《Living Planet Report》顯示,1970年至2018年間,野生物種減少了69%,如今有45,300多個(gè)物種瀕臨滅絕。污染(包括水、空氣和土壤污染)、氣候變化、為農(nóng)業(yè)或城市化而過(guò)度開(kāi)發(fā)、棲息地破碎化和喪失、入侵物種和疾病等各種因素導(dǎo)致了物種的減少。過(guò)度捕撈、狩獵和偷獵也是動(dòng)物數(shù)量急劇下降的原因之一。

本文重點(diǎn)介紹利用無(wú)線和定位技術(shù)監(jiān)測(cè)野生動(dòng)物的保護(hù)措施。跟蹤動(dòng)物的行蹤可提供有關(guān)其運(yùn)動(dòng)模式、食物來(lái)源、繁殖周期和棲息地的寶貴信息。這些數(shù)據(jù)及其分析有助于生物學(xué)家、野生動(dòng)物保護(hù)非政府組織和政府調(diào)整保護(hù)策略,緩解與人類(lèi)活動(dòng)的沖突,識(shí)別新的威脅等。

監(jiān)測(cè)并保護(hù)瀕危動(dòng)物對(duì)于保護(hù)我們的地球至關(guān)重要。然而,我們需要一些切實(shí)可行的解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)在追蹤和監(jiān)測(cè)動(dòng)物時(shí)遇到的挑戰(zhàn)。

眾多挑戰(zhàn),一個(gè)跟蹤和監(jiān)測(cè)野生動(dòng)物的數(shù)字解決方案

監(jiān)測(cè)動(dòng)物首先要安裝跟蹤裝置以獲取其位置,并確保定期將獲取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫艘员氵M(jìn)一步分析。雖然聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單,但要讓追蹤器發(fā)揮作用就需要避開(kāi)許多障礙。

無(wú)論是項(xiàng)圈還是較小的監(jiān)控設(shè)備,追蹤器都應(yīng)該是非侵入式且重量要輕,以避免干擾動(dòng)物的正?;顒?dòng)。追蹤器應(yīng)具有極高的數(shù)據(jù)效率,以最大限度地降低昂貴的衛(wèi)星連接成本,在廣闊的地域內(nèi)保持功能,即使在地球上最偏遠(yuǎn)的地方也能傳輸位置數(shù)據(jù)。此外,它還應(yīng)消耗極少的電池電量,以延長(zhǎng)使用壽命,避免在捕捉過(guò)程中因昂貴的更換費(fèi)用而對(duì)動(dòng)物造成壓力。

u-blox云定位解決方案將CloudLocate(基于云的定位服務(wù))與緊湊型M10 GNSS模塊相結(jié)合,有效地解決了這些難題。

此定位解決方案基于由GNSS接收器捕獲的衛(wèi)星快照,然后通過(guò)衛(wèi)星連接上傳到云端,并通過(guò)CloudLocate服務(wù)解析成位置信息。這是一種原生緊湊型解決方案,因?yàn)樽粉櫰髦恍枰梢粋€(gè)小型的GNSS接收器,而不需要依賴(lài)地面基礎(chǔ)設(shè)施(如蜂窩塔),在偏遠(yuǎn)和野外地區(qū)這些基礎(chǔ)設(shè)施往往稀缺或不存在。由于不需要基礎(chǔ)設(shè)施,成本也顯著降低。此外,基于云的定位解決方案通過(guò)多種方式大幅降低了功耗。

不連續(xù)的電池使用。在其不連續(xù)的追蹤模式下,定位解決方案可以每隔幾天、幾周或幾個(gè)月對(duì)動(dòng)物進(jìn)行幾次定位追蹤。

單次定位的電池消耗量最小。GNSS接收器需要3到10秒來(lái)捕獲一個(gè)有效的信號(hào)快照,因此相比標(biāo)準(zhǔn)工作模式,電池功耗降低了70%。無(wú)論追蹤間隔如何,捕獲時(shí)間都保持一致。由于捕獲時(shí)間很短,用戶(hù)可以快速驗(yàn)證是否可以獲得動(dòng)物的確切位置,即使是在水下或地下。

量化電池壽命。使用其他技術(shù)很難計(jì)算電池的使用壽命,因?yàn)槔鐒?dòng)物側(cè)臥可能會(huì)導(dǎo)致GPS和衛(wèi)星信號(hào)超時(shí)?;谠频亩ㄎ唤鉀Q方案可以量化電池壽命,因?yàn)槊看慰煺账璧臅r(shí)間都差不多。即使可能缺乏數(shù)據(jù)和GPS 定位信息來(lái)計(jì)算,這也不是問(wèn)題,因?yàn)镚PS和衛(wèi)星無(wú)論如何都會(huì)超時(shí)。

無(wú)需A-GNSS技術(shù)。定位解決方案不使用任何輔助全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)技術(shù),這通常是為了盡量減少電池消耗。這種方法的兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是 1)節(jié)省與云的數(shù)據(jù)通信;2)與不支持從云到設(shè)備的輔助GNSS數(shù)據(jù)交換的低帶寬連接兼容。

將定位估算傳輸?shù)皆贫耍嚎蔀镚NSS接收器節(jié)省額外的處理能量。

適應(yīng)性。追蹤器可以在標(biāo)準(zhǔn)模式下不使用GNSS接收機(jī),而是采用云定位解決方案來(lái)接收云端的位置估計(jì)。通過(guò)這種方法,追蹤器每天可以通過(guò)CloudLocate提供四到十次位置信息。而當(dāng)設(shè)備需要獲取位置信息時(shí),GNSS接收機(jī)則可以在標(biāo)準(zhǔn)模式下激活以確定位置,然后使用衛(wèi)星通信作為連接網(wǎng)絡(luò)。這種做法將追蹤設(shè)備的電池壽命延長(zhǎng)至數(shù)年。

用于跟蹤和監(jiān)測(cè)野生動(dòng)物的云定位解決方案已在全球各地成功實(shí)施。以下三個(gè)獨(dú)特的故事展示了u-blox的追蹤解決方案如何根據(jù)不同的物種和生態(tài)系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足不同的需求。

云定位技術(shù)在開(kāi)展

1. 南極洲的阿德利企鵝

美國(guó)野生動(dòng)物保護(hù)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)Point Blue的科學(xué)家目前正在監(jiān)測(cè)南極洲羅斯島上的阿德利企鵝群。Cellular Tracking Technologies(CTT)開(kāi)發(fā)的追蹤器,他們能夠監(jiān)測(cè)并分析幼年企鵝的擴(kuò)散策略和覓食行為。這些數(shù)據(jù)有助于他們進(jìn)一步了解與海冰變化相關(guān)的種群數(shù)量和生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的差異。

阿德利企鵝被認(rèn)為是一種指示物種,可以幫助科學(xué)家評(píng)估氣候和環(huán)境的變化。通過(guò)監(jiān)測(cè)它們的活動(dòng)模式,研究人員可以評(píng)估海洋生態(tài)系統(tǒng)的任何變化。

阿德利企鵝雖然可愛(ài),但千萬(wàn)不要被它的形象所迷惑,以為追蹤阿德利企鵝很容易。事實(shí)上,這并不簡(jiǎn)單。這些漂亮的小企鵝個(gè)頭小,游泳速度快,時(shí)速可達(dá)13公里。更困難的是,它們大部分時(shí)間都在水下活動(dòng),這使得追蹤它們變得異常困難。因此,這些跟蹤設(shè)備必須是非侵入式的,耗電量極低,而且數(shù)據(jù)效率高。

2. 非洲大陸的大型貓科動(dòng)物和其他物種

在南非,杰森-塔爾(Wildlife ACT Innovations)開(kāi)發(fā)的野生動(dòng)物追蹤項(xiàng)圈能夠測(cè)量四種參數(shù):海拔、活動(dòng)、溫度和各種動(dòng)物的位置,包括穿山甲、大象、犀牛、獅子、獵豹和野狗。

多家公司和組織利用Wildlife ACT創(chuàng)新公司在使用u-blox技術(shù)追蹤野生動(dòng)物項(xiàng)圈方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。該公司的業(yè)務(wù)遍及莫桑比克、馬拉維、坦桑尼亞、津巴布韋、納米比亞、肯尼亞和南非,為世界自然基金會(huì)、國(guó)家公園、非洲公園與和平公園基金會(huì)管理的公園以及各種私人保護(hù)區(qū)等組織提供支持。他們支持的另一個(gè)組織是野生動(dòng)物法案(Wildlife Act),該組織代表保護(hù)區(qū)(主要在南非)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)瀕危物種。

穿山甲是世界上被販賣(mài)最多的哺乳動(dòng)物之一。每年都有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的這種無(wú)害的動(dòng)物因其肉和鱗片而被偷獵,其中鱗片在傳統(tǒng)中藥中具有很高的價(jià)值。

從偷獵者手中解救出來(lái)的穿山甲到達(dá)保護(hù)區(qū)時(shí)狀況不佳,它們必須接受密集的放歸計(jì)劃。這可以確保它們適應(yīng)新環(huán)境、開(kāi)始進(jìn)食并增加體重。這項(xiàng)計(jì)劃很有必要,因?yàn)榇┥郊椎氖澄镆蕴囟ǚN類(lèi)的螞蟻和白蟻為主。它們必須不斷移動(dòng)才能找到這些昆蟲(chóng),這就是它們不能被圈養(yǎng)的原因,即使是短期也不行。

在這種情況下,追蹤裝置就變得非常有用。作為該計(jì)劃的一部分,穿山甲最初被放歸,每晚都會(huì)受到監(jiān)控,以確保它們進(jìn)食并適應(yīng)新環(huán)境。隨著它們逐漸適應(yīng)新環(huán)境,觀察的頻率也會(huì)降低。它們也開(kāi)始自己照顧自己。放歸后,穿山甲保護(hù)計(jì)劃的下一步是監(jiān)測(cè)它們的活動(dòng)范圍,因此追蹤裝置仍會(huì)留在原處。最終,當(dāng)穿山甲完全適應(yīng)環(huán)境并建立了家園范圍后,追蹤裝置就會(huì)被移除。

利用云定位解決方案進(jìn)行每小時(shí)一次的GPS跟蹤,穿山甲追蹤器的電池在充滿(mǎn)電后可使用一個(gè)半月。間歇性追蹤對(duì)于監(jiān)測(cè)穿山甲特別有效,因?yàn)榇┥郊资且环N隱蔽性很強(qiáng)的動(dòng)物,它們的半生都在洞穴中度過(guò)。

至于野貓和野狗,項(xiàng)圈有多種用途。

防止基因污染。在南非的小型保護(hù)區(qū),遺傳至關(guān)重要。獅子和野狗經(jīng)常遷入遷出,在保護(hù)區(qū)之間交換。在這種情況下,需要使用項(xiàng)圈來(lái)確保動(dòng)物不會(huì)試圖返回之前的保護(hù)區(qū)。一旦動(dòng)物安頓下來(lái),就可以取下項(xiàng)圈。

防止逃跑。在圍欄保護(hù)區(qū),追蹤野生貓科動(dòng)物和犬科動(dòng)物的位置對(duì)于防止它們逃脫至關(guān)重要。這些保護(hù)區(qū)通常周?chē)侨丝诿芏容^高的區(qū)域,而圍欄也可能相當(dāng)容易出現(xiàn)漏洞。

間歇性使用電池在這種情況下至關(guān)重要。如果一只野生貓科動(dòng)物或犬科動(dòng)物從保護(hù)區(qū)逃出,可以通過(guò)激活設(shè)備來(lái)定位并找回它。通常,這些設(shè)備每天提供四到六個(gè)GPS位置信息。當(dāng)確定某個(gè)物種可能與人類(lèi)發(fā)生沖突時(shí),可以增加GPS傳輸?shù)念l率,以便更容易跟蹤。這些設(shè)備上的CloudLocate功能可以在僅使用標(biāo)準(zhǔn)GPS功能時(shí)將電池壽命從18到24個(gè)月顯著延長(zhǎng)至最多四年。

適應(yīng)緩慢的步伐。追蹤獅子、獵豹或野狗的位置之所以具有挑戰(zhàn)性,主要是因?yàn)檫@些動(dòng)物長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)。一只獅子每天可以在地上躺大約18個(gè)小時(shí)。在這種姿勢(shì)下,項(xiàng)圈位于動(dòng)物頸部朝下,幾乎平行于地面。持續(xù)追蹤這些位置會(huì)消耗大量電池能量,因此更傾向于定期拍攝快照。

3. 南非的犀牛

最后一項(xiàng)申請(qǐng)的重點(diǎn)是保護(hù)黑犀牛和白犀牛。黑犀牛是一種極度瀕危物種,其數(shù)量已減少到幾千頭。幸運(yùn)的是,持續(xù)的保護(hù)工作使黑犀牛的數(shù)量逐漸增加。然而,同樣影響白犀牛的偷獵威脅繼續(xù)破壞著保護(hù)成果。

在一次跨學(xué)科合作中,納沙泰爾大學(xué)(University of Neuchatel)的生物學(xué)家和沃州工程與管理學(xué)院(HEIG-VD)的工程師共同開(kāi)發(fā)了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)追蹤器的電子設(shè)備和信息技術(shù)系統(tǒng),用于跟蹤犀牛的行動(dòng)。通過(guò)收集到的數(shù)據(jù),研究人員和公園管理員可以有針對(duì)性地監(jiān)測(cè)犀牛的數(shù)量。

HEIG-VD應(yīng)用科學(xué)教授Jürgen Ehrensberger表示:“瀕危物種的數(shù)字保護(hù)是指利用數(shù)字技術(shù)幫助物種保護(hù)?!?/p>

這項(xiàng)研究為黑犀牛保護(hù)生態(tài)項(xiàng)目提供了支持,該項(xiàng)目涉及南非的幾個(gè)私人公園和國(guó)家公園,包括伊薩拉野生動(dòng)物保護(hù)區(qū)(Ithala Game Reserve)、Munywana Conservancy、Hluhluwe-iMfolozi公園和克魯格國(guó)家公園。

這種半球形裝置如下圖所示,通常被稱(chēng)為“角莢”,安裝在犀牛被拔掉角后的后角墩上,以達(dá)到反盜獵的目的。這些低功耗追蹤裝置的電池壽命長(zhǎng)達(dá)兩到三年。

修剪犀牛角已成為保護(hù)區(qū)和公園的一項(xiàng)常規(guī)維護(hù)工作。其目的是通過(guò)減少偷獵動(dòng)機(jī)來(lái)保護(hù)動(dòng)物免受偷獵者的侵害。在去角活動(dòng)中(可以是一般性的,也可以是有針對(duì)性的),會(huì)給選定的個(gè)體安裝角莢。

第一版“角莢”使用LoRaWAN作為通信技術(shù),需要在保護(hù)區(qū)內(nèi)部署LoRaWAN網(wǎng)關(guān)和塔。此后,該項(xiàng)目一直在不斷發(fā)展,不過(guò)在過(guò)去一年中,同時(shí)測(cè)試了一種更簡(jiǎn)單、更便宜、更直接的追蹤技術(shù)。

新的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)追蹤器配備了衛(wèi)星技術(shù)支持的跟蹤接收器(u-blox(CloudLocate + M10全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器)和Astrocast)。這種替代解決方案無(wú)需基礎(chǔ)設(shè)施,更易于部署,接收效果更好,電池消耗更低,目前正在穆尼瓦納保護(hù)區(qū)和克魯格國(guó)家公園使用。它使科學(xué)家們能夠大幅增加追蹤動(dòng)物的數(shù)量。到2024年底,預(yù)計(jì)將有超過(guò)150頭犀牛配備可追蹤角莢。

生物學(xué)家利用這些數(shù)據(jù)對(duì)不同的犀牛種群進(jìn)行監(jiān)測(cè)和研究,主要目的是改進(jìn)管理方法,增加犀牛數(shù)量,擴(kuò)大分布范圍,實(shí)現(xiàn)物種恢復(fù)。具體來(lái)說(shuō),跟蹤犀牛的位置有助于評(píng)估個(gè)體的家園范圍和重疊情況、棲息地的使用情況,并采取科學(xué)合理的生物管理措施。

這些數(shù)據(jù)對(duì)于保護(hù)區(qū)的業(yè)務(wù)管理也很有價(jià)值,因?yàn)榈厍蜓沧o(hù)者等綜合平臺(tái)可以幫助進(jìn)行監(jiān)測(cè)。例如,護(hù)林員可以確定犀牛是在移動(dòng)還是靜止不動(dòng),以及該動(dòng)物是否已經(jīng)突破了保護(hù)區(qū)的邊界。這些追蹤設(shè)備還可以追蹤這些動(dòng)物與其他被追蹤物種(如大象)或車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。

野生動(dòng)物保護(hù)的新篇章

正如我們所展示的,了解動(dòng)物的行蹤對(duì)于防止地球上物種減少的保護(hù)工作至關(guān)重要。

2015年,聯(lián)合國(guó)(UN)推出了一項(xiàng)為期 15 年的可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃,其中包括 17 項(xiàng)目標(biāo),其中一些目標(biāo)的重點(diǎn)是保護(hù)地球上的物種。正如本文所強(qiáng)調(diào)的,u-blox云定位技術(shù)的一項(xiàng)應(yīng)用可幫助實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 14 和 15:保護(hù)水下生命和陸地生命。我們鼓勵(lì)在此類(lèi)項(xiàng)目中使用我們的技術(shù),并完全支持推進(jìn)這些目標(biāo)的倡議。

/關(guān)于u-blox公司/

瑞士u-blox公司(SIX:UBXN)專(zhuān)注于為客戶(hù)提供豐富的芯片和模塊產(chǎn)品以及全面的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù),賦能客戶(hù)以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與萬(wàn)物互聯(lián)。我們憑借業(yè)界領(lǐng)先的解決方案持續(xù)推動(dòng)未來(lái)汽車(chē)與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的創(chuàng)新升級(jí)。u-blox公司總部設(shè)于瑞士蘇黎世塔爾維爾,目前全球員工約1,400名,可為客戶(hù)量身打造出兼具精準(zhǔn)、智能和可持續(xù)性的解決方案。

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原文標(biāo)題:利用u-blox云定位技術(shù),為瀕危野生動(dòng)物提供跟蹤和監(jiān)測(cè)數(shù)字解決方案

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    的頭像 發(fā)表于 11-25 17:31 ?765次閱讀

    u-blox與Wireless Logic Ltd達(dá)成戰(zhàn)略合作

    近日,作為提供定位和無(wú)線通信技術(shù)及服務(wù)的全球領(lǐng)先供應(yīng)商u-blox(SIX:UBXN)與歐洲領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)通信平臺(tái)提供商Wireless Logic公司宣布正式建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,旨在通過(guò)Wireless Logic的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)
    的頭像 發(fā)表于 11-22 17:13 ?1452次閱讀

    熱成像技術(shù)助力人類(lèi)與野生動(dòng)物共存

    而使用紅外熱成像技術(shù),則可以在保持一定距離的同時(shí)獲取所需信息,發(fā)出預(yù)警,有效減少了對(duì)野生動(dòng)物的干擾,實(shí)現(xiàn)了人與自然和諧共處的目標(biāo)。
    的頭像 發(fā)表于 11-22 10:16 ?572次閱讀

    u-blox通過(guò)OSNMA固件更新以增強(qiáng)防欺騙和抗干擾能力

    近日,作為提供定位和無(wú)線通信技術(shù)及服務(wù)的全球領(lǐng)先供應(yīng)商u-blox(SIX:UBXN)宣布,ZED-F9P高精度GNSS模塊的固件更新首次支持伽利略O(shè)SNMA(開(kāi)放服務(wù)導(dǎo)航信息驗(yàn)證)。
    的頭像 發(fā)表于 11-08 17:18 ?1226次閱讀

    星光夜視全彩一體化機(jī)芯:野生動(dòng)物觀察保護(hù)的技術(shù)新篇章

    意味著觀察者不僅能夠在夜間看到動(dòng)物的活動(dòng),還能準(zhǔn)確識(shí)別動(dòng)物的種類(lèi)、顏色特征以及行為細(xì)節(jié),這對(duì)于野生動(dòng)物的科學(xué)研究和保護(hù)策略的制定至關(guān)重要。
    的頭像 發(fā)表于 10-31 11:20 ?538次閱讀

    開(kāi)源應(yīng)用程序追蹤并繪制動(dòng)物活動(dòng)

    追蹤和繪制動(dòng)物遷徙模式對(duì)于野生動(dòng)物和不斷擴(kuò)大的人類(lèi)足跡之間的平衡共存至關(guān)重要。有了遷徙模式和棲息地的數(shù)據(jù),城市規(guī)劃者和自然保護(hù)者就可以指導(dǎo)開(kāi)發(fā)和建設(shè)項(xiàng)目,平衡野生動(dòng)物種群和人類(lèi)社區(qū)的需求。
    的頭像 發(fā)表于 10-14 10:45 ?790次閱讀
    開(kāi)源應(yīng)用程序追蹤并繪制<b class='flag-5'>動(dòng)物</b>活動(dòng)

    湖南環(huán)球信使科技發(fā)布超輕野生動(dòng)物追蹤器HQBG1202

    2024年9月23日,湖南環(huán)球信使科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“Global Messenger”)正式推出了其最新研發(fā)成果——一款專(zhuān)為全球科研機(jī)構(gòu)及國(guó)家公園設(shè)計(jì)的超輕型野生動(dòng)物追蹤器HQBG1202。這款追蹤器的問(wèn)世,標(biāo)志著野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)
    的頭像 發(fā)表于 09-24 14:39 ?1096次閱讀

    u-blox發(fā)布功能全面的室內(nèi)定位解決方案u-locate

    近日,作為提供定位和無(wú)線通信技術(shù)及服務(wù)的全球領(lǐng)先供應(yīng)商u-blox(SIX:UBXN)發(fā)布一款兼具高精度、低成本和低功耗的功能全面的室內(nèi)定位解決方案
    的頭像 發(fā)表于 07-08 15:25 ?862次閱讀

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