1 XINYU UNIVERSITY 公選課論文 2012 屆 題 目北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在物聯(lián)網中的應用 二級學院 數學與計算機科學學院 專 業(yè) 計算機網絡技術 班 級 12 計網班 學 號 學生姓名 指導教師 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在物聯(lián)網中的應用 2 摘 要 在討論了北斗導航和物聯(lián)網的技術發(fā)展現狀的基礎之上 分析 了北斗導航在物聯(lián)網中的應用 主要的熱點應用領域包括導彈制導 環(huán)境監(jiān)測 智能交通 無人工廠 現代物流 災害預警 關鍵詞 北斗導航 物聯(lián)網 通信技術 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 北斗導航是我國具有獨立自主知識產權的技術 物聯(lián)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(lián)網 推進生產力發(fā)展 更好地服務于國民經濟和國防建 設 在物聯(lián)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(lián)網技術的發(fā)展 第二章 技術發(fā)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(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) 星導航產業(yè)鏈形成 形成完善的國家衛(wèi)星導航應用產業(yè)支撐 推廣 和保障體系 推動衛(wèi)星導航在國民經濟社會各個行業(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 以 便 于 調 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 4 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 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 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 容 轉 發(fā) 給 用 戶 實 現 導 航 與 定 位 服 務 2 物聯(lián)網技術的核心和基礎仍然是 互聯(lián)網技術 是在互聯(lián)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(lián)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(tǒng) 激光 掃描器等信息傳感設備 按約定的協(xié)議 將任何物品與互聯(lián)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(jiān)控 和管理的一種網絡技術叫做物聯(lián)網技術 第三章 北斗導航系統(tǒng)與物聯(lián)網技術的聯(lián)系 北斗導航與物聯(lián)網技術之間的關系 具體地來講 北斗導航為 物聯(lián)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 5 以增加物聯(lián)網的應用范圍 而物聯(lián)網技術作為北斗導航系統(tǒng)的產業(yè) 鏈中的一環(huán) 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(yè)的出現 促進信息科技產業(yè)的發(fā)展 物聯(lián)網技術是在互聯(lián)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(lián)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(tǒng)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(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(tǒng) 可以完美地解決網聯(lián)網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)網中的應用前景 北斗導航在物聯(lián)網中的應用比較廣泛 其中熱點領域有以下幾 個 4 1 導彈制導 6 衛(wèi)星導航系統(tǒng)一出現 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)爭表現得較好的戰(zhàn)斧式巡航 導彈 如果把導彈連入物聯(lián)網 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 隨時調整 提高了打擊精度 特別是對移動中的物體 4 2 環(huán)境監(jiān)測 生態(tài)環(huán)境問題不僅制約著國民經濟的發(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 4 3 智能交通 當前 已經將 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 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 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) 7 網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 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 生產成本高和效率低的問題 設想把物聯(lián)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(tài)下工 作 或者只需少量的人在監(jiān)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(jiān)控人員了解實時的情況 4 5 現代物流 隨著電子商務的快速發(fā)展 這就使其下游產業(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 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 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 4 6 災害預警 建設地震 海嘯等地質災害監(jiān)測系統(tǒng) 對地質災害進行早期監(jiān) 8 測 預警和有效的應對措施 一旦發(fā)生了地震 海嘯等地質災害 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 9 結束語 物聯(lián)網在北斗系統(tǒng)的支持下 將拓寬物聯(lián)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(tài) 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(zhàn)略制高點