基于GPS的物聯網智能終端定位技術研究與應用.pdf

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1、東莞理工學院學報第22卷第3期J0URNAL0FD0NGGUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYV01．22No．32015年6月Jun．2015基于GPS的物聯網智能終端定位技術研究與應用吳春祥(東莞職業(yè)技術學院計算機工程系，廣東東莞523808)摘要：對基于GPS全球定位系統(tǒng)及其地面接收模塊的終端節(jié)點定位技術進行了研究，并將其用于物聯網智能終端定位系統(tǒng)的開發(fā)與應用。該技術實現對物聯網終端節(jié)點所處位置實時定位，并且還提供各智能終端定位所需的統(tǒng)一基準時間，可用于實現物聯網中任何兩個智能終端節(jié)點之間任何時間、任何地點的連接。此外，它還可以應用于動態(tài)組建大范圍

2、無線傳感器網絡。關鍵詞：全球定位系統(tǒng)；物聯網；智能終端；定位技術；無線傳感器網絡中圖分類號：TN96文獻標志碼：A文章編號：1009—0312(2015)03—0059—04隨著電子計算器技術、半導體技術、激光技術、航天科學技術的先后出現，把人類帶到了電子信息時代和航天探索時代，同時空間定位技術手段從光學機械儀器過渡到光電子精密機械儀器的時代，比如在航海、航空、交通、通信工程等重大工程領域都需要精確定位。常見的幾種定位方式包括GPS定位、蜂窩基站定位、無線室內定位、A—GPS定位及AP定位等。隨著物聯網時代的到來，一種新型的物聯網定位技術逐步發(fā)展起來。筆者提及的“物聯

3、網智能終端”是指具有CPU、存儲器、具有數據通道及嵌入式軟件的物聯網節(jié)點¨J。通過物聯網智能終端加上GPS技術，可用來實現對終端節(jié)點的實時位置定位采集，還可以給物聯網中的終端提供統(tǒng)一的時間基準，實現物聯網中任何兩個智能終端節(jié)點之間任何時間、任何地點的連接。也是解決物聯網終端節(jié)點自主組網的一項關鍵技術J。物聯網智能終端的位置信息是物聯網信息采集、傳輸的一項重要信息。目前物聯網智能終端定位技術研發(fā)尚處于初級階段，預計在未來的幾年該技術將會有更大的突破和更廣的應用。1GP$在物聯網智能終端定位中的應用1．1物聯網智能終端物聯網是一種通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球

4、定位系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)、無線傳感器網絡、激光掃描器等自動標識和信息傳感設備及系統(tǒng)，按約定的協議，利用局域網、接入網、互聯網將物與物、人與物、人與人相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網絡。物聯網的體系架構主要包括感知層、網絡層和應用層4j。筆者將各種物聯網中分布的感應識別設備和信息傳感設備統(tǒng)稱為物聯網終端。物聯網中要實現任何時間、任何地點的“物物相連”，對物聯網智能終端精確定位的信息必不可少，是實現“物物相連”的一個重要基礎。1．2GPS物聯網終智能端定位技術GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分構成：空間部分、地面支撐系統(tǒng)、用戶設備。GPS向全

5、球范圍內提供定時和定位的功能，全球任何地點的GPS用戶通過低成本的GPS接收機接受衛(wèi)星發(fā)出的信號，獲取準確的空間位置信息、同步時標及標準時間。GPS要實時完成定位和定時功能，需要4個參數：經度、緯度、高度和用戶時鐘與GPS主鐘標準時間的TDEV(時刻偏差)，所以需要接受4顆衛(wèi)星的位置。物聯網從物聯網的三個目標來看，要實現任何時間、任何事物、任何地點之間的連接即必須包含物體之間的位置信息，所以需要有空間定位技術的支持，需利用GPS系統(tǒng)。目前，智能手機均已經安裝收稿日期：2014—11—14基金項目：2013年東莞職業(yè)技術學院院級基金(2013e27)。作者簡介：吳春祥(

6、1982一)，男，江西撫州人，工程師，碩士，主要從事物聯網與嵌入式系統(tǒng)研究。60東莞理工學院學報GPS定位系統(tǒng)(GPS系統(tǒng)是目前最成功的大規(guī)模商業(yè)導航定位系統(tǒng))。因此，基于GPS的物聯網智能終端定位技術將具有良好的應用前景。2GPS物聯網定位系統(tǒng)架構從物聯網智能終端定位技術和GPS定位原理來看，GPS全球定位系統(tǒng)通過測量出已知位置的衛(wèi)星到物聯網智能定位終端之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數據就可知道智能終端的具體位置。衛(wèi)星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而智能定位終端到衛(wèi)星的距離則通過紀錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經歷的時間，再將其乘以光速得到。據此，提出

7、一種基于GPS的物聯網智能終端定位系統(tǒng)應用方案，系統(tǒng)結構如圖1所示。GPS導航衛(wèi)星群導航電文星載時鐘偽碼記錄物聯網智能終端GPS地面監(jiān)測部分GPS接收機I中央控制系統(tǒng)lDSP處理器衛(wèi)星信號到用戶時間終端微處理器圖1GPS物聯網定位系統(tǒng)結構3GPS物聯網智能定位終端平臺研發(fā)3．1硬件平臺開發(fā)硬件平臺主要包括系統(tǒng)控制模塊、GPS信號接收模塊，DSP數據解析模塊、定位數據輸出模塊，如圖2所示。系統(tǒng)控制模塊采用嵌入式微處理器通過SPI總線與GPS接收模塊以及DSP數據處理模塊之間進行命令交互、數據收發(fā)、格式轉換，并監(jiān)測終端電源和GPS接收模塊工作狀態(tài)等信息。