基于GPS的物联网智能终端定位技术研究与应用.pdf

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1、东莞理工学院学报第22卷第3期J0URNAL0FD0NGGUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYV01．22No．32015年6月Jun．2015基于GPS的物联网智能终端定位技术研究与应用吴春祥(东莞职业技术学院计算机工程系，广东东莞523808)摘要：对基于GPS全球定位系统及其地面接收模块的终端节点定位技术进行了研究，并将其用于物联网智能终端定位系统的开发与应用。该技术实现对物联网终端节点所处位置实时定位，并且还提供各智能终端定位所需的统一基准时间，可用于实现物联网中任何两个智能终端节点之间任何时间、任何地点的连接。此外，它还可以应用于动态组建大范围

2、无线传感器网络。关键词：全球定位系统；物联网；智能终端；定位技术；无线传感器网络中图分类号：TN96文献标志码：A文章编号：1009—0312(2015)03—0059—04随着电子计算器技术、半导体技术、激光技术、航天科学技术的先后出现，把人类带到了电子信息时代和航天探索时代，同时空间定位技术手段从光学机械仪器过渡到光电子精密机械仪器的时代，比如在航海、航空、交通、通信工程等重大工程领域都需要精确定位。常见的几种定位方式包括GPS定位、蜂窝基站定位、无线室内定位、A—GPS定位及AP定位等。随着物联网时代的到来，一种新型的物联网定位技术逐步发展起来。笔者提及的“物联

3、网智能终端”是指具有CPU、存储器、具有数据通道及嵌入式软件的物联网节点¨J。通过物联网智能终端加上GPS技术，可用来实现对终端节点的实时位置定位采集，还可以给物联网中的终端提供统一的时间基准，实现物联网中任何两个智能终端节点之间任何时间、任何地点的连接。也是解决物联网终端节点自主组网的一项关键技术J。物联网智能终端的位置信息是物联网信息采集、传输的一项重要信息。目前物联网智能终端定位技术研发尚处于初级阶段，预计在未来的几年该技术将会有更大的突破和更广的应用。1GP$在物联网智能终端定位中的应用1．1物联网智能终端物联网是一种通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球

4、定位系统、遥感系统、无线传感器网络、激光扫描器等自动标识和信息传感设备及系统，按约定的协议，利用局域网、接入网、互联网将物与物、人与物、人与人相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。物联网的体系架构主要包括感知层、网络层和应用层4j。笔者将各种物联网中分布的感应识别设备和信息传感设备统称为物联网终端。物联网中要实现任何时间、任何地点的“物物相连”，对物联网智能终端精确定位的信息必不可少，是实现“物物相连”的一个重要基础。1．2GPS物联网终智能端定位技术GPS全球卫星定位系统由三部分构成：空间部分、地面支撑系统、用户设备。GPS向全

5、球范围内提供定时和定位的功能，全球任何地点的GPS用户通过低成本的GPS接收机接受卫星发出的信号，获取准确的空间位置信息、同步时标及标准时间。GPS要实时完成定位和定时功能，需要4个参数：经度、纬度、高度和用户时钟与GPS主钟标准时间的TDEV(时刻偏差)，所以需要接受4颗卫星的位置。物联网从物联网的三个目标来看，要实现任何时间、任何事物、任何地点之间的连接即必须包含物体之间的位置信息，所以需要有空间定位技术的支持，需利用GPS系统。目前，智能手机均已经安装收稿日期：2014—11—14基金项目：2013年东莞职业技术学院院级基金(2013e27)。作者简介：吴春祥(

6、1982一)，男，江西抚州人，工程师，硕士，主要从事物联网与嵌入式系统研究。60东莞理工学院学报GPS定位系统(GPS系统是目前最成功的大规模商业导航定位系统)。因此，基于GPS的物联网智能终端定位技术将具有良好的应用前景。2GPS物联网定位系统架构从物联网智能终端定位技术和GPS定位原理来看，GPS全球定位系统通过测量出已知位置的卫星到物联网智能定位终端之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道智能终端的具体位置。卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而智能定位终端到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到。据此，提出

7、一种基于GPS的物联网智能终端定位系统应用方案，系统结构如图1所示。GPS导航卫星群导航电文星载时钟伪码记录物联网智能终端GPS地面监测部分GPS接收机I中央控制系统lDSP处理器卫星信号到用户时间终端微处理器图1GPS物联网定位系统结构3GPS物联网智能定位终端平台研发3．1硬件平台开发硬件平台主要包括系统控制模块、GPS信号接收模块，DSP数据解析模块、定位数据输出模块，如图2所示。系统控制模块采用嵌入式微处理器通过SPI总线与GPS接收模块以及DSP数据处理模块之间进行命令交互、数据收发、格式转换，并监测终端电源和GPS接收模块工作状态等信息。