北斗卫星导航系统在物联网中的应用分析

罗晓勇

（广州海格通信集团股份有限公司，广东广州，510663）

北斗卫星导航系统在物联网中的应用分析

罗晓勇

（广州海格通信集团股份有限公司，广东广州，510663）

本文从北斗卫星导航系统主要功能、物联网的体系结构和应用模式出发，对北斗卫星导航系统在物联网中的应用进行探究分析，并重点设计了北斗物流终端，具有一定的应用推广价值。

北斗卫星导航；物联网

0 引言

在日趋成熟的技术支撑下，北斗卫星导航将更好的服务于物联网，推进生产力发展，更好的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确的导航和位置服务。北斗卫星导航精确的定位、短报文通信和授时功能可以更好的促进物联网发展。

1 北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System）由我国自主研发，简称为BDS。系统主要有三大功能：为服务区内的用户提供全天候实时定位服务；短报文通信，一次可传送120个汉字或420个代码的信息量；精密授时，精度达20ns。在兼容其他全球卫星导航定位系统的基础上，北斗系统具备定位与通信两重功能的显著独特优势，同时由于是自主开发，具有独立知识产权，安全、可靠、稳定、保密性强等特点，在信息安全威胁日益增加的今天，北斗卫星导航系统对于我国各个领域事业发展都是具有重要意义。北斗卫星导航系统主要由三部分构成，包括空间段、地面控制中心以及用户终端三部分。

2 物联网技术架构体系

2.1 物联网技术介绍

麻省理工大学自动识别技术中心(Auto-ID)在1999年提出并验证了物联网技术。他们采用射频技术(RFID)识别技术，利用数字编码原理，通过射频识别(FRm )、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按开放的、全球性的标准协议，将物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，从而实现了货物的智能化识别、定位、追踪。Auto-ID同时提出电子产品码（EPC）概念，实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，便于识别和控制。目前，物联网广泛用于交通、工业、物流、电网、农业、医疗、环境保护等等领域，作为信息产业的第二次革命，物联网技术已经完全融入到我们生活之中。

2.2 物联网的体系架构

物联网架构模式主要有基于RFID、M2M、WSN应用架构体系，其中基于RFID的物联网应用最为广泛。RFID由标签、读写器、中间件、网络技术和数据库技术等部分组成，构建了一个大量读写器和标签联网、可以全球范围内实现分布式存储和信息共享。物联网体系结构主要由感知层、网络层、应用层三层体系。

感知层也称为传感器网，核心是RFID系统，其作用是实现采集、汇聚、通信信息，并接受应用程序的访问。网络层是体系结构的核心，网络层包括各种通信网络(电信网、移动通信网、卫星网、广电网)与互联网形成融合网络，网络层的功能还包括对物联网管理中心、信息中心、云计算支撑平台等对海量信息、进行智能处理的部分。应用层即人机界面系统，用户通过该层对整个物联网进行管理、维护、操作，应用层实现了安全化管理，信息的社会化共享。

2.3 北斗在物联网的应用

2.3.1 北斗与物联网的关联

物联网有两重含义：一是要把物体接到互联网上，二是要把和物相关的信息传到互联网上，以实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件，从而对物体实现更加高效、智能的识别和管理。通过物联网，物体对象被无缝连接到互联网，成为业务过程的可识别、可管理的参与者。

从物联网的含义及架构可以看出，为实现物体的定位及追踪，具备全天时、全天候不受地域限制的卫星导航定位技术无疑是物联网中十分重要的支撑力量。北斗卫星导航系统除具备定位、授时功能外，所独有的短报文通信功能无疑也是物联网时代最具亮点的特性，尤其能够在固网及移动网络不能提供服务的环境下，保证物联网体系中的接入网络畅通。

北斗卫星导航与物联网技术的关系就是北斗卫星导航为物联网技术应用提供位置导航与通信服务的关系，不但有北斗卫星导航的定位和通信功能，而且还能够增加物联网的应用范围。而物联网技术则是北斗卫星导航系统产业链中的重要一环节，既能够直接促进信息科技产业的发展，形成导航应用产品。

2.3.2 北斗卫星导航在物联网的应用

针对物联网依托网络和通信技术实现感知信息的传递和协同的特点，北斗系统有其自身先天优势，它既可迅速确定相关信息系统位置（感知的信息之一），又可在服务区内远程传递各种传感器采集的数据，极大的强化了无线传感器网络的大范信息获取能力。由于北斗系统通过导航卫星实现数据传输，弥补了其他传统通信网络分布不够广泛、传输距离不够远的不足。此外，建立在双向通信基础上的指挥调度和控制操作功能，更进一步满足了物联网的交互的要求。

在抢险救灾中，基于北斗的搜救设备除了实时、精确的报告救援人员位置，当地面有线、无线通信设备都损毁后，北斗的报文通信功能更是发挥了极其重要的作用。在海洋渔业方面，利用北斗卫星导航系统和传感器网络及互联网构建海洋渔业船舶管理系统，能够方便的对出海船舶进行管理、调度和指挥；在危险货物运输应用方面，北斗系统应用使货物使货物运输企业能够实时掌握运输货物等生产状态，并能及时确定车辆的位置、运行状态、技术状态以及危险货物安全状态、驾驶人的安全信息等，利用北斗通信功能，可以与运输车辆进行信息沟通，进行动态调度，大大提高了运输与货物的安全系数。另外，通过北斗与RFID结合，有效解决物体精确定位问题，为物体进行识别、定位、追踪、监控，进而实现对物体更加高效、智能识别和管理奠定了基础。

2.4 北斗物流系统设计

2.4.1 北斗物流系统的概述

近年来，随着移动互联网和电子商务的快速发展，物流已成为与人们生产生活密不可分的环节。结合北斗与物联网技术的发展，设计北斗物流系统，将物品的产地、流通环节、操作人员、实时位置等各种信息实时上传至北斗物流信息化平台，实现实时可视化的物流体系，能够大大提升物流安全性和用户体验。基于北斗卫星导航的物联网物流系统如图1所示。

图1 基于北斗的物联网物流系统

2.4.2 北斗物流系统整体架构设计

北斗物流系统的技术架构如图2所示。北斗物流信息化平台是整个物流系统的中心，其主要由北斗导航位置服务系统、信息采集和推送系统、用户管理系统、仓库管理系统、车辆管理调度系统、数据库、通信接口等组成。北斗导航位置服务系统完成接收定位信息并进行数据分析、处理、存储到数据库中；提供地图服务、地理信息查询以及对终端的位置进行监控、查询、实时定位，以及轨迹回放等功能。信息采集和推送系统主要来完成北斗终端信息的采集和消息推送。北斗智能物流终端通过4G、WiFi等通信方式实时与物流信息化平台相连接，实现终端和服务器端数据的实时更新。

图2 北斗物流系统的技术架构图

2.4.3 北斗物流终端设计

北斗物流终端主要是实现信息采集和信息/服务接收。北斗导航模块通过响应卫星的广播信号及接收卫星发回的信号获取自身位置信息。采用Android等系统实现信息推送功能，结合4G、蓝牙、Wifi等通讯模块实现信息和云端服务器的同步，图3给出了北斗物流终端结构设计图。

图3 北斗物流终端结构设计

北斗物流终端使物流过程时效化、可视化、智能化、便捷化，实现揽件、仓库分捡、路网物流、配送等物流环节。北斗物流终端依托网络为工作人员、管理人员、客服人员客户提供及时、准确的信息查询、资源调度、消息发布等功能，极大的提高了效率。

3 结论

物联网是国家重点发展的战略性新兴产业，具有广阔的发展前景。北斗卫星导航系统作为国家重要的信息基础和战略设施，使用我国在导航定位方面摆脱受制于人的局面的同时，它具备的定位和通信功能也是物联网的关键环节。随着我国北斗卫星导航系统快速发展，北斗在物联网中应用将更加广泛。

[1]张飞舟,何汉贤.基于北斗系统的物联网应用评述[J].导航定位学报,2014,6,2(2):6-9.

[2]张鹏,崔旭,韩伟.北斗智能物流终端在物联网领域的应用研究[C].第五届中国卫星导航学术年会电子文集.2015(10):91-95.

[3]赵学洋,李海红.基于北斗物联网技术的导航信息系统探讨[J].新技术新工艺,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