北斗衛星導航系統在物聯網中的應用分析

羅曉勇

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東廣州，510663）

北斗衛星導航系統在物聯網中的應用分析

羅曉勇

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東廣州，510663）

本文從北斗衛星導航系統主要功能、物聯網的體系結構和應用模式出發，對北斗衛星導航系統在物聯網中的應用進行探究分析，并重點設計了北斗物流終端，具有一定的應用推廣價值。

北斗衛星導航；物聯網

0 引言

在日趨成熟的技術支撐下，北斗衛星導航將更好的服務于物聯網，推進生產力發展，更好的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確的導航和位置服務。北斗衛星導航精確的定位、短報文通信和授時功能可以更好的促進物聯網發展。

1 北斗衛星導航系統

北斗衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System）由我國自主研發，簡稱為BDS。系統主要有三大功能：為服務區內的用戶提供全天候實時定位服務；短報文通信，一次可傳送120個漢字或420個代碼的信息量；精密授時，精度達20ns。在兼容其他全球衛星導航定位系統的基礎上，北斗系統具備定位與通信兩重功能的顯著獨特優勢，同時由于是自主開發，具有獨立知識產權，安全、可靠、穩定、保密性強等特點，在信息安全威脅日益增加的今天，北斗衛星導航系統對于我國各個領域事業發展都是具有重要意義。北斗衛星導航系統主要由三部分構成，包括空間段、地面控制中心以及用戶終端三部分。

2 物聯網技術架構體系

2.1 物聯網技術介紹

麻省理工大學自動識別技術中心(Auto-ID)在1999年提出并驗證了物聯網技術。他們采用射頻技術(RFID)識別技術，利用數字編碼原理，通過射頻識別(FRm )、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按開放的、全球性的標準協議，將物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，從而實現了貨物的智能化識別、定位、追蹤。Auto-ID同時提出電子產品碼（EPC）概念，實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，便于識別和控制。目前，物聯網廣泛用于交通、工業、物流、電網、農業、醫療、環境保護等等領域，作為信息產業的第二次革命，物聯網技術已經完全融入到我們生活之中。

2.2 物聯網的體系架構

物聯網架構模式主要有基于RFID、M2M、WSN應用架構體系，其中基于RFID的物聯網應用最為廣泛。RFID由標簽、讀寫器、中間件、網絡技術和數據庫技術等部分組成，構建了一個大量讀寫器和標簽聯網、可以全球范圍內實現分布式存儲和信息共享。物聯網體系結構主要由感知層、網絡層、應用層三層體系。

感知層也稱為傳感器網，核心是RFID系統，其作用是實現采集、匯聚、通信信息，并接受應用程序的訪問。網絡層是體系結構的核心，網絡層包括各種通信網絡(電信網、移動通信網、衛星網、廣電網)與互聯網形成融合網絡，網絡層的功能還包括對物聯網管理中心、信息中心、云計算支撐平臺等對海量信息、進行智能處理的部分。應用層即人機界面系統，用戶通過該層對整個物聯網進行管理、維護、操作，應用層實現了安全化管理，信息的社會化共享。

2.3 北斗在物聯網的應用

2.3.1 北斗與物聯網的關聯

物聯網有兩重含義：一是要把物體接到互聯網上，二是要把和物相關的信息傳到互聯網上，以實時的對物體進行識別、定位、追蹤、監控并觸發相應事件，從而對物體實現更加高效、智能的識別和管理。通過物聯網，物體對象被無縫連接到互聯網，成為業務過程的可識別、可管理的參與者。

從物聯網的含義及架構可以看出，為實現物體的定位及追蹤，具備全天時、全天候不受地域限制的衛星導航定位技術無疑是物聯網中十分重要的支撐力量。北斗衛星導航系統除具備定位、授時功能外，所獨有的短報文通信功能無疑也是物聯網時代最具亮點的特性，尤其能夠在固網及移動網絡不能提供服務的環境下，保證物聯網體系中的接入網絡暢通。

北斗衛星導航與物聯網技術的關系就是北斗衛星導航為物聯網技術應用提供位置導航與通信服務的關系，不但有北斗衛星導航的定位和通信功能，而且還能夠增加物聯網的應用范圍。而物聯網技術則是北斗衛星導航系統產業鏈中的重要一環節，既能夠直接促進信息科技產業的發展，形成導航應用產品。

2.3.2 北斗衛星導航在物聯網的應用

針對物聯網依托網絡和通信技術實現感知信息的傳遞和協同的特點，北斗系統有其自身先天優勢，它既可迅速確定相關信息系統位置（感知的信息之一），又可在服務區內遠程傳遞各種傳感器采集的數據，極大的強化了無線傳感器網絡的大范信息獲取能力。由于北斗系統通過導航衛星實現數據傳輸，彌補了其他傳統通信網絡分布不夠廣泛、傳輸距離不夠遠的不足。此外，建立在雙向通信基礎上的指揮調度和控制操作功能，更進一步滿足了物聯網的交互的要求。

在搶險救災中，基于北斗的搜救設備除了實時、精確的報告救援人員位置，當地面有線、無線通信設備都損毀后，北斗的報文通信功能更是發揮了極其重要的作用。在海洋漁業方面，利用北斗衛星導航系統和傳感器網絡及互聯網構建海洋漁業船舶管理系統，能夠方便的對出海船舶進行管理、調度和指揮；在危險貨物運輸應用方面，北斗系統應用使貨物使貨物運輸企業能夠實時掌握運輸貨物等生產狀態，并能及時確定車輛的位置、運行狀態、技術狀態以及危險貨物安全狀態、駕駛人的安全信息等，利用北斗通信功能，可以與運輸車輛進行信息溝通，進行動態調度，大大提高了運輸與貨物的安全系數。另外，通過北斗與RFID結合，有效解決物體精確定位問題，為物體進行識別、定位、追蹤、監控，進而實現對物體更加高效、智能識別和管理奠定了基礎。

2.4 北斗物流系統設計

2.4.1 北斗物流系統的概述

近年來，隨著移動互聯網和電子商務的快速發展，物流已成為與人們生產生活密不可分的環節。結合北斗與物聯網技術的發展，設計北斗物流系統，將物品的產地、流通環節、操作人員、實時位置等各種信息實時上傳至北斗物流信息化平臺，實現實時可視化的物流體系，能夠大大提升物流安全性和用戶體驗。基于北斗衛星導航的物聯網物流系統如圖1所示。

圖1 基于北斗的物聯網物流系統

2.4.2 北斗物流系統整體架構設計

北斗物流系統的技術架構如圖2所示。北斗物流信息化平臺是整個物流系統的中心，其主要由北斗導航位置服務系統、信息采集和推送系統、用戶管理系統、倉庫管理系統、車輛管理調度系統、數據庫、通信接口等組成。北斗導航位置服務系統完成接收定位信息并進行數據分析、處理、存儲到數據庫中；提供地圖服務、地理信息查詢以及對終端的位置進行監控、查詢、實時定位，以及軌跡回放等功能。信息采集和推送系統主要來完成北斗終端信息的采集和消息推送。北斗智能物流終端通過4G、WiFi等通信方式實時與物流信息化平臺相連接，實現終端和服務器端數據的實時更新。

圖2 北斗物流系統的技術架構圖

2.4.3 北斗物流終端設計

北斗物流終端主要是實現信息采集和信息/服務接收。北斗導航模塊通過響應衛星的廣播信號及接收衛星發回的信號獲取自身位置信息。采用Android等系統實現信息推送功能，結合4G、藍牙、Wifi等通訊模塊實現信息和云端服務器的同步，圖3給出了北斗物流終端結構設計圖。

圖3 北斗物流終端結構設計

北斗物流終端使物流過程時效化、可視化、智能化、便捷化，實現攬件、倉庫分撿、路網物流、配送等物流環節。北斗物流終端依托網絡為工作人員、管理人員、客服人員客戶提供及時、準確的信息查詢、資源調度、消息發布等功能，極大的提高了效率。

3 結論

物聯網是國家重點發展的戰略性新興產業，具有廣闊的發展前景。北斗衛星導航系統作為國家重要的信息基礎和戰略設施，使用我國在導航定位方面擺脫受制于人的局面的同時，它具備的定位和通信功能也是物聯網的關鍵環節。隨著我國北斗衛星導航系統快速發展，北斗在物聯網中應用將更加廣泛。

[1]張飛舟,何漢賢.基于北斗系統的物聯網應用評述[J].導航定位學報,2014,6,2(2):6-9.

[2]張鵬,崔旭,韓偉.北斗智能物流終端在物聯網領域的應用研究[C].第五屆中國衛星導航學術年會電子文集.2015(10):91-95.

[3]趙學洋,李海紅.基于北斗物聯網技術的導航信息系統探討[J].新技術新工藝,2013(7):112-115.

The beidou navigation system is applied in the Internet of things

Luo Xiaoyong
(Guangzhou Haige Communications Group Incorporated Company ,Guangzhou Guangdong,510663)

this article from the beidou satellite navigation system main functions, the system structure and application model of Internet of things, the beidou satellite navigation system in the application of Internet of things to explore analysis, and design the beidou logistics terminals, has a certain application promotion value

beidou satellite; navigation Internet