北斗卫星导航系统在物联网中的应用

北斗卫星导航系统在物联网中的应用

第一章

物联网物联网定义即通过射频识别（RFID）(RFID+互联网）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。一句式”理解物联网把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换，即物物相息，以实现智能化识别和管理。通俗来讲就是通过装置在各类物体上的SIM卡、传感器、二维码等，经过接口与无线网络相连，给物体赋予智能，可实现人与物体间和物体与物体间的沟通和对话。实现物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。

感知层是物联网的皮肤和五官识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。网络层是物联网的神经中枢和大脑信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。应用层是物联网的“社会分工”与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。应用领域1、物流：物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快递2、零售：商品的销售数据实时统计，补货，防盗3、制造业：生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产4、服装业：自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理5、医疗：医疗器械管理，病人身份识别，婴儿防盗6、身份识别：电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。7、防伪：贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票证的防伪等8、资产管理：各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等)9、交通：高速不停车，出租车管理，公交车枢纽管理，铁路机车识别等10、食品：水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理11、动物识别：训养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理12、图书馆：书店，图书馆，出版社等应用13、汽车：制造，防盗，定位，车钥匙14、航空：制造，旅客机票，行李包裹追踪15、军事：弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪第二章

北斗卫星导航系统技术发展现状

北斗导航是我国自行研制、自行建设、自行管理，具有完全自主知识产权的全球卫星导航系统。该系统工作在2491.75MHz的频率上，可向用户提供全天候、高精度的即时定位服务，定位精度可达到纳秒级，与GPS相当。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各个行业的应用。北斗导航是由太空的导航通信卫星、地面控制中心和用户终端三部分组成。组成北斗导航的三部分：太空段由5颗静止轨道卫星和30颗（27颗中轨道(MEO)卫星和3颗倾斜同步(IGSO)卫星）非静止轨道卫星组成，执行地面控制中心与用户终端双向无线电信号的中继任务；地面控制段包括主控站、测轨站、测高站、校正站和计算中心，主要是用来测量和校正导航定位参数，以便于调整卫星的运行轨道和姿态，并编制星历，完成用户定位修正资料和对用户进行定位；用户终端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯的格洛拉斯（GLONASS）、欧洲的伽利略（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成，具体实现导航定位的流程如下：1）地面控制段要实时地掌握卫星及用户工作情况；2）用户终端主动发射信号进行定位申请，卫星接受到后将其转发到地面控制段；3）地面控制段接受到用户信号后，解读出用户申请的服务内容并计算出用户的三维坐标位置，再将相关信息发送到卫星；4）卫星在收到地面控制段发来的坐标资料或者通信内容，转发给用户，实现导航与定位服务[2]。第三章

北斗导航系统与物联网技术的联系北斗导航系统与物联网技术的联系北斗导航与物联网技术之间的关系，具体地来讲，北斗导航为物联网技术应用提供位置导航服务，有了北斗导航的导航功能，可以增加物联网的应用范围。而物联网技术作为北斗导航系统的产业链中的一环，既可以直接形成导航应用产品，服务于广大用户，又可以促进新产业的出现，促进信息科技产业的发展。物联网技术是在互联网技术基础上的一种延伸和拓展，其核心和基础仍然是相互之间的通信和交流，以此来达到资源共享之目的。在物联网通信过程中，当需要对物体的位置进行准确的定位，特别是移动中的物体，采取传统的方法是比较困难的，甚至是无法解决的。现在最好的解决方法是利用卫星导航定位系统，即利用GPS的定位和导航服务。相对于传统意义上的方法，具有明显的优点和可操作性，准确的位置信息，精准的授时服务，无需组建网络，覆盖范围广，获取信息方便等优点。同时，其缺点也是很明显的：利用GPS有较大的安全隐患，特别是在战争时候，风险可能更大，物联网通信就会受到影响，其功能会受到一定程度的削弱。因为美国政府从来没有对GPS的质量和使用寿命做出过承诺和保证，而且美国军方还可以对特定地方的GPS信号进行干扰和致盲。因此，完全自主的北斗导航系统，可以完美地解决网联网技术中的定位导航问题，同时也可以保障系统工作的安全性和可靠性。第四章

北斗导航在物联网中的应用前景北斗导航在物联网中的应用比较广泛，其中热点领域有以下几个：1导弹制导卫星导航系统一出现，导弹的制导不在是传统的惯性制导和红外制导，而是发生了革命性的变化，出现了利用卫星定位系统来进行制导的精确制导导弹。例如在海湾战争表现得较好的战斧式巡航导弹。如果把导弹连入物联网，在北斗系统准确定位导航的辅助下，导弹的生存力和制导精度可以实时地掌握，一旦有什么变化，可以随时调整，提高了打击精度，特别是对移动中的物体。2环境监测

生态环境问题不仅制约着国民经济的发展，对人类的健康也构成极大的危害。部分地区生态环境已经得到有关部门的重视，但是在监测、管理、应对方面还是很不到位的。设想利用物联网技术来监测环境，并利用北斗系统对具有相应环境指标的地点进行精确定位，从而可实现对环境状况实时全面的了解，且方便快捷，改变传统人工监测时效性差的问题。3智能交通

当前，已经将GPS等导航定位系统应用于智能交通，但针对目前城市交通拥挤、交通事故频发、超载超速等现象，相关部门对其监管感到较为困难。为此，设想将物联网应用于智能交通，车辆上安装北斗系统接受芯片用于对车辆进行精确导航和定位，同时车内配置有采集载重，测速信息的传感器，将采集后的信息通过物联网传送给交通监测中心，监测中心通过技术处理，可获得任意车辆的位置、是否超载、是否超速等信息，并可在必要时刻发送消息对驾驶员进行提醒和对行车状态进行控制。还可以利用北斗系统和物联网技术实时收集路况信息，利用北斗系统的短信通信功能，随时对路况进行播报。4无人工厂

传统意义上的工厂都需要投入大量的人力，财力，但是生产效率相对来说还是较低，基本上都处于半自动化水平状态。为了解决生产成本高和效率低的问题，设想把物联网应用于工厂生产，利用北斗导航对工厂的各部门进行准确的定位，让工厂在无人状态下工作，或者只需少量的人在监控室实时进行调度即可。利用北斗的双向通信功能，各部门还可以随时向监控人员了解实时的情况。5现代物流

随着电子商务的快速发展，这就使其下游产业物流行业得到不断壮大。在物流行业中的流动的物品数量越来越大，种类越来越多，依靠传统的管理方法难以实现，不仅增加物流行业中的成本，也增加了顾客对物品安全到手的担忧。北斗导航技术与物联网结合应用可以很好地解决这个问题。在每个物品上都贴有一个唯一的电子标签，并嵌入微型北斗导航芯片，当顾客想要知道物品的信息时，可以利用北斗导航系统发射定位信号给微型北斗导航芯片，然后将信息传给RFID站，通过RFID站连接物联网，于是顾客就可以在移动IP技术的帮助下，利用移动终端就可以随时随地获取实时的物流信息。6灾害预警

建设地震、海啸等地质灾害监测系统，对地质灾害进行早期监测、预警和有效的应对措施。一旦发生了地震、海啸等地质灾害，在地面的通信系统瘫痪后或者没有通信信号的盲区，北斗导航不但可以给检测站提供导航定位信息，而且可以通过接受传感器信息实时检测该区域的灾害情况[3]，同时可以利用北斗导航的报文发送功能，及时对灾害情况进行报告，给救援提供了便利。结束语