北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用

第一章

物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)定義即通過射頻識別（RFID）(RFID+互聯(lián)網(wǎng)）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。一句式”理解物聯(lián)網(wǎng)把所有物品通過信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換，即物物相息，以實現(xiàn)智能化識別和管理。通俗來講就是通過裝置在各類物體上的SIM卡、傳感器、二維碼等，經(jīng)過接口與無線網(wǎng)絡相連，給物體賦予智能，可實現(xiàn)人與物體間和物體與物體間的溝通和對話。實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡層和應用層。

感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官識別物體，采集信息。感知層包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、終端、傳感器網(wǎng)絡等，主要是識別物體，采集信息，與人體結構中皮膚和五官的作用相似。網(wǎng)絡層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦信息傳遞和處理。網(wǎng)絡層包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡、網(wǎng)絡管理中心、信息中心和智能處理中心等。網(wǎng)絡層將感知層獲取的信息進行傳遞和處理，類似于人體結構中的神經(jīng)中樞和大腦。應用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會分工”與行業(yè)需求結合，實現(xiàn)廣泛智能化。應用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術的深度融合，與行業(yè)需求結合，實現(xiàn)行業(yè)智能化，這類似于人的社會分工，最終構成人類社會。應用領域1、物流：物流過程中的貨物追蹤，信息自動采集，倉儲應用，港口應用，郵政，快遞2、零售：商品的銷售數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計，補貨，防盜3、制造業(yè)：生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，質(zhì)量追蹤，自動化生產(chǎn)4、服裝業(yè)：自動化生產(chǎn)，倉儲管理，品牌管理，單品管理，渠道管理5、醫(yī)療：醫(yī)療器械管理，病人身份識別，嬰兒防盜6、身份識別：電子護照，身份證，學生證等各種電子證件。7、防偽：貴重物品（煙，酒，藥品）的防偽，票證的防偽等8、資產(chǎn)管理：各類資產(chǎn)（貴重的或數(shù)量大相似性高的或危險品等)9、交通：高速不停車，出租車管理，公交車樞紐管理，鐵路機車識別等10、食品：水果，蔬菜，生鮮，食品等保鮮度管理11、動物識別：訓養(yǎng)動物，畜牧牲口，寵物等識別管理12、圖書館：書店，圖書館，出版社等應用13、汽車：制造，防盜，定位，車鑰匙14、航空：制造，旅客機票，行李包裹追蹤15、軍事：彈藥，槍支，物資，人員，卡車等識別與追蹤第二章

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)技術發(fā)展現(xiàn)狀

北斗導航是我國自行研制、自行建設、自行管理，具有完全自主知識產(chǎn)權的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作在2491.75MHz的頻率上，可向用戶提供全天候、高精度的即時定位服務，定位精度可達到納秒級，與GPS相當。系統(tǒng)建設目標是：建成獨立自主、開放兼容、技術先進、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，促進衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國家衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系，推動衛(wèi)星導航在國民經(jīng)濟社會各個行業(yè)的應用。北斗導航是由太空的導航通信衛(wèi)星、地面控制中心和用戶終端三部分組成。組成北斗導航的三部分：太空段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆（27顆中軌道(MEO)衛(wèi)星和3顆傾斜同步(IGSO)衛(wèi)星）非靜止軌道衛(wèi)星組成，執(zhí)行地面控制中心與用戶終端雙向無線電信號的中繼任務；地面控制段包括主控站、測軌站、測高站、校正站和計算中心，主要是用來測量和校正導航定位參數(shù)，以便于調(diào)整衛(wèi)星的運行軌道和姿態(tài)，并編制星歷，完成用戶定位修正資料和對用戶進行定位；用戶終端由北斗用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯的格洛拉斯（GLONASS）、歐洲的伽利略（GALILEO）等其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容的終端組成，具體實現(xiàn)導航定位的流程如下：1）地面控制段要實時地掌握衛(wèi)星及用戶工作情況；2）用戶終端主動發(fā)射信號進行定位申請，衛(wèi)星接受到后將其轉發(fā)到地面控制段；3）地面控制段接受到用戶信號后，解讀出用戶申請的服務內(nèi)容并計算出用戶的三維坐標位置，再將相關信息發(fā)送到衛(wèi)星；4）衛(wèi)星在收到地面控制段發(fā)來的坐標資料或者通信內(nèi)容，轉發(fā)給用戶，實現(xiàn)導航與定位服務[2]。第三章

北斗導航系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術的聯(lián)系北斗導航系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術的聯(lián)系北斗導航與物聯(lián)網(wǎng)技術之間的關系，具體地來講，北斗導航為物聯(lián)網(wǎng)技術應用提供位置導航服務，有了北斗導航的導航功能，可以增加物聯(lián)網(wǎng)的應用范圍。而物聯(lián)網(wǎng)技術作為北斗導航系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán)，既可以直接形成導航應用產(chǎn)品，服務于廣大用戶，又可以促進新產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，促進信息科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術是在互聯(lián)網(wǎng)技術基礎上的一種延伸和拓展，其核心和基礎仍然是相互之間的通信和交流，以此來達到資源共享之目的。在物聯(lián)網(wǎng)通信過程中，當需要對物體的位置進行準確的定位，特別是移動中的物體，采取傳統(tǒng)的方法是比較困難的，甚至是無法解決的。現(xiàn)在最好的解決方法是利用衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，即利用GPS的定位和導航服務。相對于傳統(tǒng)意義上的方法，具有明顯的優(yōu)點和可操作性，準確的位置信息，精準的授時服務，無需組建網(wǎng)絡，覆蓋范圍廣，獲取信息方便等優(yōu)點。同時，其缺點也是很明顯的：利用GPS有較大的安全隱患，特別是在戰(zhàn)爭時候，風險可能更大，物聯(lián)網(wǎng)通信就會受到影響，其功能會受到一定程度的削弱。因為美國政府從來沒有對GPS的質(zhì)量和使用壽命做出過承諾和保證，而且美國軍方還可以對特定地方的GPS信號進行干擾和致盲。因此，完全自主的北斗導航系統(tǒng)，可以完美地解決網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術中的定位導航問題，同時也可以保障系統(tǒng)工作的安全性和可靠性。第四章

北斗導航在物聯(lián)網(wǎng)中的應用前景北斗導航在物聯(lián)網(wǎng)中的應用比較廣泛，其中熱點領域有以下幾個：1導彈制導衛(wèi)星導航系統(tǒng)一出現(xiàn)，導彈的制導不在是傳統(tǒng)的慣性制導和紅外制導，而是發(fā)生了革命性的變化，出現(xiàn)了利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)來進行制導的精確制導導彈。例如在海灣戰(zhàn)爭表現(xiàn)得較好的戰(zhàn)斧式巡航導彈。如果把導彈連入物聯(lián)網(wǎng)，在北斗系統(tǒng)準確定位導航的輔助下，導彈的生存力和制導精度可以實時地掌握，一旦有什么變化，可以隨時調(diào)整，提高了打擊精度，特別是對移動中的物體。2環(huán)境監(jiān)測

生態(tài)環(huán)境問題不僅制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展，對人類的健康也構成極大的危害。部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境已經(jīng)得到有關部門的重視，但是在監(jiān)測、管理、應對方面還是很不到位的。設想利用物聯(lián)網(wǎng)技術來監(jiān)測環(huán)境，并利用北斗系統(tǒng)對具有相應環(huán)境指標的地點進行精確定位，從而可實現(xiàn)對環(huán)境狀況實時全面的了解，且方便快捷，改變傳統(tǒng)人工監(jiān)測時效性差的問題。3智能交通

當前，已經(jīng)將GPS等導航定位系統(tǒng)應用于智能交通，但針對目前城市交通擁擠、交通事故頻發(fā)、超載超速等現(xiàn)象，相關部門對其監(jiān)管感到較為困難。為此，設想將物聯(lián)網(wǎng)應用于智能交通，車輛上安裝北斗系統(tǒng)接受芯片用于對車輛進行精確導航和定位，同時車內(nèi)配置有采集載重，測速信息的傳感器，將采集后的信息通過物聯(lián)網(wǎng)傳送給交通監(jiān)測中心，監(jiān)測中心通過技術處理，可獲得任意車輛的位置、是否超載、是否超速等信息，并可在必要時刻發(fā)送消息對駕駛員進行提醒和對行車狀態(tài)進行控制。還可以利用北斗系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術實時收集路況信息，利用北斗系統(tǒng)的短信通信功能，隨時對路況進行播報。4無人工廠

傳統(tǒng)意義上的工廠都需要投入大量的人力，財力，但是生產(chǎn)效率相對來說還是較低，基本上都處于半自動化水平狀態(tài)。為了解決生產(chǎn)成本高和效率低的問題，設想把物聯(lián)網(wǎng)應用于工廠生產(chǎn)，利用北斗導航對工廠的各部門進行準確的定位，讓工廠在無人狀態(tài)下工作，或者只需少量的人在監(jiān)控室實時進行調(diào)度即可。利用北斗的雙向通信功能，各部門還可以隨時向監(jiān)控人員了解實時的情況。5現(xiàn)代物流

隨著電子商務的快速發(fā)展，這就使其下游產(chǎn)業(yè)物流行業(yè)得到不斷壯大。在物流行業(yè)中的流動的物品數(shù)量越來越大，種類越來越多，依靠傳統(tǒng)的管理方法難以實現(xiàn)，不僅增加物流行業(yè)中的成本，也增加了顧客對物品安全到手的擔憂。北斗導航技術與物聯(lián)網(wǎng)結合應用可以很好地解決這個問題。在每個物品上都貼有一個唯一的電子標簽，并嵌入微型北斗導航芯片，當顧客想要知道物品的信息時，可以利用北斗導航系統(tǒng)發(fā)射定位信號給微型北斗導航芯片，然后將信息傳給RFID站，通過RFID站連接物聯(lián)網(wǎng)，于是顧客就可以在移動IP技術的幫助下，利用移動終端就可以隨時隨地獲取實時的物流信息。6災害預警

建設地震、海嘯等地質(zhì)災害監(jiān)測系統(tǒng)，對地質(zhì)災害進行早期監(jiān)測、預警和有效的應對措施。一旦發(fā)生了地震、海嘯等地質(zhì)災害，在地面的通信系統(tǒng)癱瘓后或者沒有通信信號的盲區(qū)，北斗導航不但可以給檢測站提供導航定位信息，而且可以通過接受傳感器信息實時檢測該區(qū)域的災害情況[3]，同時可以利用北斗導航的報文發(fā)送功能，及時對災害情況進行報告，給救援提供了便利。結束語