北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

1 XINYU UNIVERSITY 公選課論文 2012 屆 題 目北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 二級(jí)學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 班 級(jí) 12 計(jì)網(wǎng)班 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 2 摘 要 在討論了北斗導(dǎo)航和物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)之上 分析 了北斗導(dǎo)航在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 主要的熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域包括導(dǎo)彈制導(dǎo) 環(huán)境監(jiān)測(cè) 智能交通 無人工廠 現(xiàn)代物流 災(zāi)害預(yù)警 關(guān)鍵詞 北斗導(dǎo)航 物聯(lián)網(wǎng) 通信技術(shù) Beidou satellite navigation system in the application of the Internet of things Abstract In the beidou navigation is discussed and the Internet of things technology development present situation on the basis of analysis of the beidou navigation in the application of Internet of things the main application fields of the hot spot of missile guidance environmental monitoring intelligent transportation modern logistics disaster warning no one factory Key words Beidou navigation The Internet of things Communication technology 第一章 引言 3 北斗導(dǎo)航是我國具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是 一門新興技術(shù) 在日趨成熟的理論基礎(chǔ)支撐下 北斗導(dǎo)航將更好地 服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng) 推進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展 更好地服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)和國防建 設(shè) 在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中 信號(hào)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)物體進(jìn)行精準(zhǔn)的導(dǎo) 航和位置服務(wù) 北斗導(dǎo)航準(zhǔn)確的定位 導(dǎo)航和授時(shí)功能可以更好地 促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 第二章 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 北斗導(dǎo)航是我國自行研制 自行建設(shè) 自行管理 具有完全自 主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球衛(wèi)星導(dǎo)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(shí)定位服務(wù) 定位精度可達(dá) 到納秒級(jí) 與 GPS 相當(dāng) 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是 建成獨(dú)立自主 開放兼 容 技術(shù)先進(jìn) 穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 促進(jìn)衛(wèi) 星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成 形成完善的國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐 推廣 和保障體系 推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航在國民經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用 北斗導(dǎo)航是由太空的導(dǎo)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(dǎo)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(hào) 的 中 繼 任 務(wù) 地 面 控 制 段 包 括 主 控 站 測(cè) 軌 站 測(cè) 高 站 校 正 站 和 計(jì) 算 中 心 主 要 是 用 來 測(cè) 量 和 校 正 導(dǎo) 航 定 位 參 數(shù) 以 便 于 調(diào) 整 衛(wèi) 星 的 運(yùn) 行 軌 道 和 姿 態(tài) 并 編 制 星 歷 完 成 用 戶 定 位 修 正 資 4 料 和 對(duì) 用 戶 進(jìn) 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(dǎo) 航 系 統(tǒng) 兼 容 的 終 端 組 成 具 體 實(shí) 現(xiàn) 導(dǎo) 航 定 位 的 流 程 如 下 1 地 面 控 制 段 要 實(shí) 時(shí) 地 掌 握 衛(wèi) 星 及 用 戶 工 作 情 況 2 用 戶 終 端 主 動(dòng) 發(fā) 射 信 號(hào) 進(jìn) 行 定 位 申 請(qǐng) 衛(wèi) 星 接 受 到 后 將 其 轉(zhuǎn) 發(fā) 到 地 面 控 制 段 3 地 面 控 制 段 接 受 到 用 戶 信 號(hào) 后 解 讀 出 用 戶 申 請(qǐng) 的 服 務(wù) 內(nèi) 容 并 計(jì) 算 出 用 戶 的 三 維 坐 標(biāo) 位 置 再 將 相 關(guān) 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(biāo) 資 料 或 者 通 信 內(nèi) 容 轉(zhuǎn) 發(fā) 給 用 戶 實(shí) 現(xiàn) 導(dǎo) 航 與 定 位 服 務(wù) 2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)仍然是 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 是在互聯(lián)網(wǎng)技 術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 其用戶端延伸和擴(kuò)展到了 任何物品和物品之間 進(jìn)行信息交換和通信 因此 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的 定義是 通過射頻識(shí)別 RFID 紅外感應(yīng)器 全球定位系統(tǒng) 激光 掃描器等信息傳感設(shè)備 按約定的協(xié)議 將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連 接 進(jìn)行信息交換和通信 以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別 定位 追蹤 監(jiān)控 和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)叫做物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 第三章 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的聯(lián)系 北斗導(dǎo)航與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之間的關(guān)系 具體地來講 北斗導(dǎo)航為 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用提供位置導(dǎo)航服務(wù) 有了北斗導(dǎo)航的導(dǎo)航功能 可 5 以增加物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍 而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè) 鏈中的一環(huán) 既可以直接形成導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)品 服務(wù)于廣大用戶 又 可以促進(jìn)新產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn) 促進(jìn)信息科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的一種延伸和拓展 其核心 和基礎(chǔ)仍然是相互之間的通信和交流 以此來達(dá)到資源共享之目的 在物聯(lián)網(wǎng)通信過程中 當(dāng)需要對(duì)物體的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位 特別 是移動(dòng)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(dǎo)航定位系統(tǒng) 即利用 GPS 的 定位和導(dǎo)航服務(wù) 相對(duì)于傳統(tǒng)意義上的方法 具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和可 操作性 準(zhǔn)確的位置信息 精準(zhǔn)的授時(shí)服務(wù) 無需組建網(wǎng)絡(luò) 覆蓋 范圍廣 獲取信息方便等優(yōu)點(diǎn) 同時(shí) 其缺點(diǎn)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(shí)候 風(fēng)險(xiǎn)可能更大 物聯(lián) 網(wǎng)通信就會(huì)受到影響 其功能會(huì)受到一定程度的削弱 因?yàn)槊绹?府從來沒有對(duì) 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(duì)特定地方的 GPS 信號(hào)進(jìn)行干擾和致盲 因此 完全自 主的北斗導(dǎo)航系統(tǒng) 可以完美地解決網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的定位導(dǎo)航問題 同時(shí)也可以保障系統(tǒng)工作的安全性和可靠性 第四章 北斗導(dǎo)航在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用前景 北斗導(dǎo)航在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用比較廣泛 其中熱點(diǎn)領(lǐng)域有以下幾 個(gè) 4 1 導(dǎo)彈制導(dǎo) 6 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一出現(xiàn) 導(dǎo)彈的制導(dǎo)不在是傳統(tǒng)的慣性制導(dǎo)和紅 外制導(dǎo) 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(jìn) 行制導(dǎo)的精確制導(dǎo)導(dǎo)彈 例如在海灣戰(zhàn)爭表現(xiàn)得較好的戰(zhàn)斧式巡航 導(dǎo)彈 如果把導(dǎo)彈連入物聯(lián)網(wǎng) 在北斗系統(tǒng)準(zhǔn)確定位導(dǎo)航的輔助下 導(dǎo)彈的生存力和制導(dǎo)精度可以實(shí)時(shí)地掌握 一旦有什么變化 可以 隨時(shí)調(diào)整 提高了打擊精度 特別是對(duì)移動(dòng)中的物體 4 2 環(huán)境監(jiān)測(cè) 生態(tài)環(huán)境問題不僅制約著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 對(duì)人類的健康也構(gòu) 成極大的危害 部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境已經(jīng)得到有關(guān)部門的重視 但是 在監(jiān)測(cè) 管理 應(yīng)對(duì)方面還是很不到位的 設(shè)想利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來 監(jiān)測(cè)環(huán)境 并利用北斗系統(tǒng)對(duì)具有相應(yīng)環(huán)境指標(biāo)的地點(diǎn)進(jìn)行精確定 位 從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境狀況實(shí)時(shí)全面的了解 且方便快捷 改變傳 統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)時(shí)效性差的問題 4 3 智能交通 當(dāng)前 已經(jīng)將 GPS 等導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用于智能交通 但針對(duì)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(guān)部門對(duì)其 監(jiān)管感到較為困難 為此 設(shè)想將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智能交通 車輛上 安裝北斗系統(tǒng)接受芯片用于對(duì)車輛進(jìn)行精確導(dǎo)航和定位 同時(shí)車內(nèi) 配置有采集載重 測(cè)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(cè)中心 監(jiān)測(cè)中心通過技術(shù)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(shí)刻發(fā)送消息對(duì)駕 駛員進(jìn)行提醒和對(duì)行車狀態(tài)進(jìn)行控制 還可以利用北斗系統(tǒng)和物聯(lián) 7 網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)收集路況信息 利用北斗系統(tǒng)的短信通信功能 隨時(shí)對(duì) 路況進(jìn)行播報(bào) 4 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(cái)力 但是生產(chǎn)效 率相對(duì)來說還是較低 基本上都處于半自動(dòng)化水平狀態(tài) 為了解決 生產(chǎn)成本高和效率低的問題 設(shè)想把物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于工廠生產(chǎn) 利用 北斗導(dǎo)航對(duì)工廠的各部門進(jìn)行準(zhǔn)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(shí)時(shí)進(jìn)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(shí)向監(jiān)控人員了解實(shí)時(shí)的情況 4 5 現(xiàn)代物流 隨著電子商務(wù)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(dòng)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(shí)現(xiàn) 不僅增加物流行業(yè)中的成本 也增 加了顧客對(duì)物品安全到手的擔(dān)憂 北斗導(dǎo)航技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合應(yīng)用 可以很好地解決這個(gè)問題 在每個(gè)物品上都貼有一個(gè)唯一的電子標(biāo) 簽 并嵌入微型北斗導(dǎo)航芯片 當(dāng)顧客想要知道物品的信息時(shí) 可 以利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射定位信號(hào)給微型北斗導(dǎo)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(dòng) IP 技術(shù)的幫助下 利用移動(dòng)終端就可以隨時(shí)隨地獲取實(shí)時(shí)的物流信 息 4 6 災(zāi)害預(yù)警 建設(shè)地震 海嘯等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行早期監(jiān) 8 測(cè) 預(yù)警和有效的應(yīng)對(duì)措施 一旦發(fā)生了地震 海嘯等地質(zhì)災(zāi)害 在地面的通信系統(tǒng)癱瘓后或者沒有通信信號(hào)的盲區(qū) 北斗導(dǎo)航不但 可以給檢測(cè)站提供導(dǎo)航定位信息 而且可以通過接受傳感器信息實(shí) 時(shí)檢測(cè)該區(qū)域的災(zāi)害情況 3 同時(shí)可以利用北斗導(dǎo)航的報(bào)文發(fā)送功 能 及時(shí)對(duì)災(zāi)害情況進(jìn)行報(bào)告 給救援提供了便利 9 結(jié)束語 物聯(lián)網(wǎng)在北斗系統(tǒng)的支持下 將拓寬物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍 但是 目前這方面的理論還比較欠缺 技術(shù)也不夠成熟 還沒有達(dá)到我們 理想的狀態(tài) 為此 我們可以進(jìn)行大膽的嘗試和探索 來解決其中 的問題 奪取戰(zhàn)略制高點(diǎn)