要建立一個(gè)有效的物聯(lián)網(wǎng)，有兩大難點(diǎn)必須解決:一是規(guī)模性，只有具備了規(guī)模，才能使物品的智能發(fā)揮作用:二是流動性，物品通常都不是靜止的，而是處于運(yùn)動狀態(tài)的，必須保持物品在運(yùn)動狀態(tài)，甚至高速運(yùn)動狀態(tài)下都能隨時(shí)實(shí)現(xiàn)對物品的監(jiān)控和追蹤。在當(dāng)前技術(shù)條件下，對運(yùn)動狀態(tài)物品的追蹤最好的方法是依托全球定位系統(tǒng)(GPS) 來實(shí)現(xiàn)。

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1)全球定位系統(tǒng)概述

GPS是經(jīng)美國國防部批準(zhǔn)，由美國軍方主導(dǎo)研制的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，可向全球用戶提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。目前，國際上一致將這一全球定位系統(tǒng)簡稱為GPS.此外，俄羅斯建成和維護(hù)的全球定位系統(tǒng)稱為GLONASS,歐盟的稱為Calileo我國建設(shè)的系統(tǒng)稱為北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(BNSS) .這些系統(tǒng)稱為GNSS (全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))。

以美國的GPS為例，它主要由三大部分組成，即空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶核收部分。

(1)空間星座部分。空間星座部分由24顆衛(wèi)星組成，其中3顆為備用。每顆工作衛(wèi)星上裝有高精度原子鐘，它發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)頻率，提供高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，是衛(wèi)星的核心部分。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面上，平均高度為20200 km,傾角為55，衛(wèi)星運(yùn)行周期為11h 58 min.這樣的分布保障了在地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻至少可以同時(shí)觀測到4顆衛(wèi)星。加上衛(wèi)星信號的傳播和接收不受天氣影響，因此可以實(shí)現(xiàn)全球性、全天候的連續(xù)實(shí)時(shí)定位。

(2)地面監(jiān)控部分。地面監(jiān)控部分由監(jiān)測站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)和地面天線(Ground Antenna)組成。它們分別完成監(jiān)測采集衛(wèi)星信息、編制星歷和修正參數(shù)以及對衛(wèi)星進(jìn)行信息注入。各站之間采用現(xiàn)代化通信系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，在原子鐘和計(jì)算機(jī)的驅(qū)動和精確控制下，各項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)高度的自動化。

(3)用戶接收部分。用戶接收部分主要利用GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)射的信號，捕獲按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，然后將獲取的定位觀測值經(jīng)數(shù)據(jù)處理而完成導(dǎo)航定位任務(wù)。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，就可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理器就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度和時(shí)間等信息。

2)定位基本原理

GPS具有兩類基本觀測，即偽距測量和相位測量. GPS根據(jù)這兩類測量來完成相應(yīng)的定位、測速、授時(shí)等基本功能。

(1)偽距定位。偽距定位所采用的觀測值為GPS偽距觀測值，所采用的偽距觀測值既可以是C/A碼偽距，也可以是P碼偽距。偽距定位的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理簡單，對定位條件的要求低，不存在整周模糊度問題，可以非常容易地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位:其缺點(diǎn)是觀測值精度低，C/A碼偽距觀測值的精度般為3m, P碼偽距觀測值的精度一 般在30cm以內(nèi)，從而導(dǎo)致定位結(jié)果精度低。另外，若采用精度較高的P碼偽距觀測值，還存在長碼捕獲的問題。

(2)載波相位定位。載波相位定位所采用的觀測值為GPS的載波相位觀測值，即LI、L2或它們的某種線性組合。載波相位定位的優(yōu)點(diǎn)是觀測值的精度高，一般優(yōu)于2 mm:其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理過程復(fù)雜，存在整周模糊度問題。