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    北斗卫星导航系统在物联网中的应用

    2018-11-16 19:05:57 来源: 百度文库 作者:测绘网
    聊聊
    北斗导航是我国具有独立自主知识产权的技术,物联网技术是一门新兴技术,在日趋成熟的理论基础支撑下,北斗导航将更好地服务于物联网,推进生产力发展,更好地服务于国民经济和国防建设。在物联网技术中,信号需要对网络中的每个物体进行精准的导航和位置服务。北斗导航准确的定位、导航和授时功能可以更好地促进物联网技术的发展。
     
    一. 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]
    物联网技术的核心和基础仍然是“互联网技术”,是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术;其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网技术的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,将任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。
     
    二. 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。
     
    三.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:
    3.1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。
    3.2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。
    3.3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。
    3.4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。
    3.5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。
    3.6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,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。
     
    四. 总结
    物联网在北斗系统的支持下,将拓宽物联网的应用范围。但是,目前这方面的理论还比较欠缺,技术也不够成熟,还没有达到我们理想的状态。为此,我们可以进行大胆的尝试和探索,来解决其中的问题,夺取战略制高点。 
    标签:凯美瑞 古蔺镇
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