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    北斗衛星導航系統在物聯網中的應用

    2015-01-29 19:05:57 來源: 百度文庫 作者:測繪網
    聊聊
    北斗導航是我國具有獨立自主知識產權的技術,物聯網技術是一門新興技術,在日趨成熟的理論基礎支撐下,北斗導航將更好地服務于物聯網,推進生產力發展,更好地服務于國民經濟和國防建設。在物聯網技術中,信號需要對網絡中的每個物體進行精準的導航和位置服務。北斗導航準確的定位、導航和授時功能可以更好地促進物聯網技術的發展。
     
    一. 技術發展現狀
    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權的全球衛星導航系統。該系統工作在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。系統建設目標是:建成獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠的覆蓋全球的北斗衛星導航系統,促進衛星導航產業鏈形成,形成完善的國家衛星導航應用產業支撐、推廣和保障體系,推動衛星導航在國民經濟社會各個行業的應用。
    北斗導航是由太空的導航通信衛星、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顆靜止軌道衛星和30顆(27顆中軌道(MEO)衛星和3顆傾斜同步(IGSO)衛星)非靜止軌道衛星組成,執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,以便于調整衛星的運行軌道和姿態,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)等其他衛星導航系統兼容的終端組成,具體實現導航定位的流程如下:
    1)地面控制段要實時地掌握衛星及用戶工作情況;
    2)用戶終端主動發射信號進行定位申請,衛星接受到后將其轉發到地面控制段;
    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容并計算出用戶的三維坐標位置,再將相關信息發送到衛星;
    4)衛星在收到地面控制段發來的坐標資料或者通信內容,轉發給用戶,實現導航與定位服務[2]
    物聯網技術的核心和基礎仍然是“互聯網技術”,是在互聯網技術基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術;其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間,進行信息交換和通信。因此,物聯網技術的定義是:通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,將任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術叫做物聯網技術。
     
    二. 北斗導航系統與物聯網技術的聯系
    北斗導航與物聯網技術之間的關系,具體地來講,北斗導航為物聯網技術應用提供位置導航服務,有了北斗導航的導航功能,可以增加物聯網的應用范圍。而物聯網技術作為北斗導航系統的產業鏈中的一環,既可以直接形成導航應用產品,服務于廣大用戶,又可以促進新產業的出現,促進信息科技產業的發展。
    物聯網技術是在互聯網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。在物聯網通信過程中,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,采取傳統的方法是比較困難的,甚至是無法解決的。現在最好的解決方法是利用衛星導航定位系統,即利用GPS的定位和導航服務。相對于傳統意義上的方法,具有明顯的優點和可操作性,準確的位置信息,精準的授時服務,無需組建網絡,覆蓋范圍廣,獲取信息方便等優點。同時,其缺點也是很明顯的:利用GPS有較大的安全隱患,特別是在戰爭時候,風險可能更大,物聯網通信就會受到影響,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,可以完美地解決網聯網技術中的定位導航問題,同時也可以保障系統工作的安全性和可靠性。
     
    三.北斗導航在物聯網中的應用前景
    北斗導航在物聯網中的應用比較廣泛,其中熱點領域有以下幾個:
    3.1導彈制導
    衛星導航系統一出現,導彈的制導不在是傳統的慣性制導和紅外制導,而是發生了革命性的變化,出現了利用衛星定位系統來進行制導的精確制導導彈。例如在海灣戰爭表現得較好的戰斧式巡航導彈。如果把導彈連入物聯網,在北斗系統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,可以隨時調整,提高了打擊精度,特別是對移動中的物體。
    3.2環境監測
    生態環境問題不僅制約著國民經濟的發展,對人類的健康也構成極大的危害。部分地區生態環境已經得到有關部門的重視,但是在監測、管理、應對方面還是很不到位的。設想利用物聯網技術來監測環境,并利用北斗系統對具有相應環境指標的地點進行精確定位,從而可實現對環境狀況實時全面的了解,且方便快捷,改變傳統人工監測時效性差的問題。
    3.3智能交通
    當前,已經將GPS等導航定位系統應用于智能交通,但針對目前城市交通擁擠、交通事故頻發、超載超速等現象,相關部門對其監管感到較為困難。為此,設想將物聯網應用于智能交通,車輛上安裝北斗系統接受芯片用于對車輛進行精確導航和定位,同時車內配置有采集載重,測速信息的傳感器,將采集后的信息通過物聯網傳送給交通監測中心,監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,并可在必要時刻發送消息對駕駛員進行提醒和對行車狀態進行控制。還可以利用北斗系統和物聯網技術實時收集路況信息,利用北斗系統的短信通信功能,隨時對路況進行播報。
    3.4無人工廠
    傳統意義上的工廠都需要投入大量的人力,財力,但是生產效率相對來說還是較低,基本上都處于半自動化水平狀態。為了解決生產成本高和效率低的問題,設想把物聯網應用于工廠生產,利用北斗導航對工廠的各部門進行準確的定位,讓工廠在無人狀態下工作,或者只需少量的人在監控室實時進行調度即可。利用北斗的雙向通信功能,各部門還可以隨時向監控人員了解實時的情況。
    3.5現代物流
    隨著電子商務的快速發展,這就使其下游產業物流行業得到不斷壯大。在物流行業中的流動的物品數量越來越大,種類越來越多,依靠傳統的管理方法難以實現,不僅增加物流行業中的成本,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網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發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站連接物聯網,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。
    3.6災害預警
    建設地震、海嘯等地質災害監測系統,對地質災害進行早期監測、預警和有效的應對措施。一旦發生了地震、海嘯等地質災害,在地面的通信系統癱瘓后或者沒有通信信號的盲區,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域的災害情況,同時可以利用北斗導航的報文發送功能,及時對災害情況進行報告,給救援提供了便利。
     
    四. 總結
    物聯網在北斗系統的支持下,將拓寬物聯網的應用范圍。但是,目前這方面的理論還比較欠缺,技術也不夠成熟,還沒有達到我們理想的狀態。為此,我們可以進行大膽的嘗試和探索,來解決其中的問題,奪取戰略制高點。 
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