卫星物联网是什么？有国内商业化了吗？

1 卫星物联网，通俗地讲就是通过卫星通信来做物联网项目。一般的物联网的都是通过2G/3G/4G网络来做物联网项目的，但是对于一些特殊的项目，因为2G/3G/4G网络信号不好或者用不了，必须借助卫星通信将物联网终端采集的数据传回后台，比如在沙漠地区、海洋上或一些偏僻的无人区。

2 商业化问题

国内已经有商业化应用了，我可以分享一个我们做过的项目。

项目背景

在戈壁滩地区对运输车队进行监控，主要采集车辆的定位信息，遇到紧急情况可以实现一键报警。基于位置信息在平台端开发一些设备管理、地理围栏等功能。整体上客户要求不复杂，主要难点是地面网络信号不太好，大片地区根本没有信号，所以需要考虑通过卫星通信来确保信息的传输。

卫星通信资费

我们考察了好几个卫星系统：北斗（短报文）、铱星的模块、海事卫星，但都不是很满意。通过北斗短报文传输位置信息，卫星通讯费用最便宜，目前是入网费600元，流量费850元包年（一年内不限制随便发信息），但是据说硬件稳定性不太好，另外就是国外的信号还不稳定；铱星的卫星通讯费用有些偏高，10元/1000bytes；最后在朋友推荐下找到了ORBCOMM在国内的代理商，因为据说ORBCOMM主要做低轨卫星，通讯费比较便宜。其实，也没有便宜多少，他们给的卫星通讯费是9元/1000bytes。但是他们提出了另外一个思路：2G网络和卫星网络双链路通信，有地面信号的时候，用2G网络发送数据，物联网卡就可以实现，没有地面网的时候，通过卫星传输数据，这样整体的资费就比较便宜了。我们测算了一下，通过ORBCOMM卫星发一条位置信息大概是10个字节，也就是1条信息折算下来是1毛钱，这个价格基本上可以接受了。

电源问题

因为我们的设备是用在车上，所以就直接在车辆点烟器上取电了，但是考虑到紧急情况下车辆会熄火，为了方便救援设备还需要持续工作，所以又内置了电池。电池容量先不透漏了，正常情况单电池供电可以用5-8天，紧急情况用3-4天没有问题（紧急情况下，设备发信息的频率提高了）。

回答上面的问题：如果要高频次通过卫星发送数据，肯定要有稳定的电源供应。但是在具体的项目里情况就不一样了，比如我们的设备通过卫星发送信息默认是20分钟发一次，每发一次大概是50mAh。据我所知一些安装在集装箱上的卫星定位设备（在海上跑的集装箱）是一天发一条信息，这样外加一小块太阳能电板就可以保证供电了。

信号问题

目前所有的卫星通讯一个基本的条件是，终端天线需要和卫星建立直连接线，就是中间不能有任何遮挡，一旦有遮挡就连不上了。这样的话，市内肯定是用不了了，城市里也不太好用，偏僻的戈壁滩、海上这些地方用卫星就没有问题。

硬件设备尺寸

你们可能会好奇？这么微弱的信号要接收到，设备要有多大啊？我放几张吧。

先看我们的终端设备：

深圳市新时空智能系统有限公司尺寸图

天线才是关键：

安装在车顶的卫星天线

在卫星主机里集成了GPS和卫星通讯模块，为了使用地面网络传输信息，又搭了一个2G的车辆定位器（这个便宜些）。2G的定位设备做为主设备，通过232协议与卫星模块连接，当搜不到地面网络，就通过卫星终端发数据。关于天基物联网的项目，欢迎讨论！

GPS即全球定位系统（GlobalPositioningSystem—GPS），是由距离地球2万多公里的24颗人造卫星，基本均匀地分布在6 个轨道平面内组成的卫星网向地球不断发射定位信号，用户通过GPS 接收设备（接收机）接收3 颗或3 颗以上的GPS 卫星信号，经信号处理而获得用户位置、速度等信息，从而实现对目标进行准确定位的高科技技术。GPS全球卫星定位系统可应用于车辆监控、调度和报警等方面构建的一套软硬件系统。这个系统在客车、货车、公安、押运、危险品运输等车辆上安装一套具有GPS定位功能和通讯（通常为GSM短信、GPRS或CDMA 1X三种模式）功能的车载GPS终端，通过车载的手机卡发送短信或网络（GPRS或CDMA）信号到GPS中心平台，GPS中心平台对接收到的信号进行存储处理并发送到GPS调度计算机，GPS调度计算机通过GPS调度软件或互联网连接GPS中心平台，查看车辆运行情况和轨迹，接受报警信号，并对车辆进行监控调度和管理。车载GPS系统的推广应用极大地提高了运输企业的科技管理水平。 GPS定位系统的实现原理 详细分析： GPS：全球卫星定位系统(Global Positioning System,GPS)，整个系统约分成下列三个部份： 太空卫星部份由 24 颗绕极卫星所组成，分成六个轨道，运行于约 20200公里的高空，绕行地球一周约12小时。每个卫星均持续着发射载 有卫星轨道数据及时间的无线电波，提供地球上的各种接收机来应用。 地面管制部份这是为了追踪及控制上述卫星运转，所设置的地面 管制站，主要工作为负责修正与维护每个卫星能保持正常运转的各项参 数数据，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给使用者接收机来接收。 使用者接收机追踪所有的 GPS卫星�⑹凳钡丶扑愠鼋邮栈��位置的坐标、移动速度及时间，GARMIN GPS 即属于此部份。 我们一般民间所能拥有及应用的，就是第三部份。计算原理为：每个太空卫星在运行时，任一时刻都有一个坐标值来代表其位置所在(已知值)，接收机所在的位置坐标为未知值，而太空卫星的讯息在传送过程中，所需耗费的时间，可经由比对卫星时钟与接收机内的时钟计算之，将此时间差值乘以电波传送速度(一般定为光速)，就可计算出太空卫星与使用者接收机间的距离，如此就可依三角向量关系来列出一个相关的方程式。 一般我们使用的接收机就是依上述原理来计算出所在位置的坐标数据，每接收到一颗卫星就可列出一个相关的方程式，因此在至少收到三卫星后，即可计算出平面坐标(经纬度)值，收到四颗则加上高程值，五颗以上更可提高准确度，这就是 GPS的基本定位原理。一般来说，使用者接收机每一秒钟的坐标数据都是最新的，也就是说接收机会自动不断地接收卫星讯息，并实时地计算其所在位置的坐标数据，如此使用者便不需担心是否接收机显示的数据太旧或是不准确了。 由于卫星是处在相当高的运行轨道上，其传送的讯号是相当的微弱，因此它不像一般通讯无线电或大哥大等可在室内使用或收到讯号，在使用时需注意下列事项： 1需在室外及天空开阔度较佳之地方才能使用，否则若大部份之卫星信号被建筑物、金属遮盖物、浓密树林等所阻挡，接收机将无法获得足够的卫星讯息来计算出所在位置之坐标。 2请勿在具157GHz左右之强电波环境下使用，因此环境易将卫星讯号遮盖掉，造成接收机无法获得足够的卫星讯息来计算出所在位置之坐标，尤其是高压电塔下方。 3单纯 GPS 所计算出的高程值，并非是我们一般所说的海拔高度及气压计量测的飞行高度，原因在于所使用的海平面基准点不同，因此在使用时请务必注意此点。 GPS 的基本应用就是导航与定位，定位方面在上文已描述过，而导航方面就是利用所求出的定位数据来计算。接收机所计算出的任何时刻坐标数据，在GPS里我们都称为一个航点(WAYPOINT)，也就是说每个航点所表示的就是一个坐标值，比较重要的航点，我们就可以把它储存在接收机内，并编上一个名字，让我们可以辨别。 由于在地球表面上的任何位置，都以不同的坐标值来表示，因此只要知道两个不同航点的坐标数据，接收机就可马上计算出两个航点间的直线距离、相对方位及航行速度，这就是 GPS 接收机导航数据的来源。 例如：目前我们在广州南沙港，希望往南行驶，第一个目的地是虎门，第二个目的地是香港为终站；从起点至终点，每站就都是一个航点，航点与航点间的行程称为航段(LEG)，从起点依序经过各点至终点琉球等，整个行程我们称之为一条航线或是一条路径(ROUTE)，图标如下： (航点) 航段 (航点) 航段 (航点) 广州南沙港 → 虎门 → 香港 全程称为：Route 我们只要事先将各点的坐标数据(利用地图或查询相关数据)输入GPS接收机内，我们就可建立许多航点数据，要使用时候将其叫出，利用 GPS接收机的导航功能做各航段间的导航。而当进行导航时，为使我们的行进方向不致于偏移太多，有些 GPS 提供了航线宽度— CDI的设定功能，只要我们行进时偏离我们所设定的航线宽度限制，GPS 就会自动提示我们，这就是CDI的作用。由此可知，要利用 GPS 做导航功能，最基本的就是先建立航点的数据，然后储存在接收机内，如此不管是要做航点与航点间的导航，或是要编辑一条航线，就可直接利用内存内的航点数据了，也可以说〃航点〃是GPS 接收机导航功能所需最基本的数据了。

卫星定位；WIFI定位；RFID定位；ZigBee定位

一 卫星定位

卫星定位系统主要有：美国全球定位系(GPS)、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)、欧洲伽利略(GALILEO)系统、中国北斗卫星导航系统，其中应用最广的GPS系统。

GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分、用户设备部分。

空间部分主要用21颗可用卫星和3颗备用卫星构成，主要功能是广播定位信号；

控制部分主要由监测站、主控站、备用主控站、信息注入站构成，主要负责GPS卫星阵的管理控制；

用户设备部分主要是GPS接收机，主要功能是接收GPS卫星发射的信号，获得定位信息和观测量，经数据处理实现定位。

主要优点：全球、全天候工作；室外定位精度高；高效率、低成本； *** 作简便；不限制终端数量；功能多、应用广等。

主要缺点：定位精度受终端所处环境影响大；首次定位时间长等。

二 WIFI定位

WIFI定位技术将信号源变成WIFI的AP（Access Point,无线接入点），将定位流程的承载由移动信令网变成普通的互联网。WIFI信号接入点AP会向周围连续发射信号，信号中包含WIFI AP的ID（包括AP的MAC地址、名称等参数）以及终端接收到的WIFI信号强度RSSI等信息。WIFI ID具有唯一性，WIFI定位平台根据查询到的WIFI AP位置信息估算出终端位置。

目前，WIFI定位常用方法有TOA（到达时间）、TDOA（到达时间差）、AOA（到达角度）、RSSI（接收信号强度）测距方法，近似法、位置指纹法，其中位置指纹法是较多使用的方法。

主要优点：定位速度快、精度高；能进行室内定位；高带宽、高速率、高覆盖度；成本低、兼容性强等。

主要缺点：受服务范围限制，没有方向、速度等数据，不能导航；耗能大；缺乏统一规划和优化等。

RFID是通过发射或反射电磁波来传递数据，利用RFID标签对活动的物体和人员进行定位，其服务范围基本上都是限于某个或某种特定场景。

RFID定位技术主要由RFID标签和读写设备两部分组成，是一种非接触式的自动识别技术。RFID的工作需要标签和读写设备配合，通过电磁场原理完成信息交互，RFID读写设备接收来自RFID标签的信号，两者间的通信使用特定的射频信号及相关协议完成。

在RFID定位系统中，可采用接收信号强度RSSI定位。在目标区域大量布置信标节点，移动节点上附上一个参考节点的距离，进而在三个或三个以上参考节点的重复覆盖范围内，分别根据获得的RSSI值得出阅读器与参考点之间的距离，再根据三角关系计算出移动节点的位置。RFID定位方法可以归类为距离估算法、场景分析法和邻近法。

主要优点：识别速度快、实现批量识别；实时性强，定位时间小于1s；易于 *** 控，读取方便快捷；体积小，可嵌入或附着在不同物品上；标签数据可动态更改；安全性好、成本低；穿透性好等。

主要缺点：作用距离近；根据标签和部署方式不同，定位精度变化大等。

四 ZigBee定位技术

ZigBee是根据IEEE 802154协议开发的一种短距离、低功耗的无线通信技术。

在待定位区域布设大量通过无线通信方式通信的参考节点，这些节点形成一个自组织的网络系统，在通信距离内的参考节点能快速采集到这些节点的信息，同时利用路由广播的方式吧信息传递给其他参考节点，最终形成一个信息传递链并经过信息的多级跳跃回传给终端加以处理，从而实现对一定区域长时间监控和定位。

主要优点：低功耗；时延短；网络容量大；低速率；低成本等；

主要缺点：只能专网专用，ZigBee的数据率较低，不适用于传输速率高的应用场景。

定位技术在物联网各个领域有着广泛的应用，随着物联网行业的发展，人们对定位服务有着越来越高的需求，虽然现在已经有多种定位技术，无论是传统的GPS定位技术还是借助于无线网络的定位技术和短距离无线定位技术，每种定位技术都有自身的局限性，将这些定位技术有机结合起来形成混合定位技术，必然是定位技术未来的发展趋势，发挥各自定位技术的优点，不断提高定位精度和定位响应时间，同时扩大定位覆盖范围，终会实现更加精准和完美的定位服务。

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GPS是全球定位系统（Global Positioning System）；
GIS是地理信息系统（Geographic Information System）；
RS是遥感(Remote Sensing)
RFID是射频识别（Radio Frequency IDentification）
GPS是全球定位系统，GPS卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解析精度。根据“三角测量”原理，GPS信号接收机可以输出地面任何地点的位置信息。现在这些位置信息已经广泛地用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、地壳运动监测、工程变形监测、精细农业、个人旅游及野外探险、紧急救生、和车辆、飞机、轮船的导航与定位等各个领域。现在比较多的包括DGPS、AGPS等，DGPS是指差分GPS，AGPS呢是指网络辅助GPS，现在大家熟知的手机GPS定位服务等都是利用的在这个技术。
GIS是指地理信息系统，这个概念比较广泛，现在我们所接触到的所有事物都可以通过和GIS有关联，比如大家出行，再出门前，你可能会问朋友那条路怎么走，怎么转车什么的，朋友给你提供几条线路，你就要通过地图或者常识去判断选择，这就是最短路径最具体的体现。包含了所有行业事物，使其在公众和个人业务中解释事件、预测结果、战略规划等等。这些都是GIS在应用到各行业的基础体现。
RS是指用间接的手段来获取目标物状态信息的方法。遥感一般有三个要素，目标物(object)，传感器(sensor)，和测量方法(retrieval method)。简单地说，用你的眼睛看五彩缤纷的世界就是一个遥感过程。在这里，花草树木是目标物，你的眼睛是传感器，红绿蓝等不同颜色对视网膜会有不同刺激，这背后隐藏的生物物理原理则是测量方法。根据遥感平台(platforms)分类， 遥感可分为机载遥感(airborne)、星载遥感(satellite-borne)和地面遥感(ground remote sensing)，其中机载遥感是飞机携带传感器(包括CCD相机等)对地面的观测，星载遥感是指传感器被放置在大气层外的卫星上，地面遥感是利用雷达等地面遥感器进行的。根据传感器感知光谱范围的不同，遥感又可分为可见光-近红外遥感(Vis-NIR remote sensing)，红外遥感(Infrared remote sensing)及微波遥感(Microwave remote sensing)等
RFID又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
其实这几种技术的结合就是组建物联网的几项基本技术。
RS是信息采集（提取）的主力；GPS是对遥感图像（像片）及从中提取的信息进行定位，赋予坐标，使其能和"电子地图"进行套合；GIS是信息的"大管家"将网络内固定信息载入。通过以上3S组建地理信息网，RFID将活动物体识别并载入信息网络内。

物联网的信息感知技术包括一切可以将外界的自然信息转化为电子信息的设备，重点有以下几类：
1、传感器设备，如温度传感器、湿度传感器、速度及流量传感器等。
2、RFID设备（标签捕获）；
3、摄像头设备（图像识别）；
4、GPS设备（位置获取）；
以上几种设备类型，都属于物联网感知层，已经广泛在用了。

物联网层次结构分为三层，自下向上依次是：感知层、网络层、应用层。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。感知层位于物联网三层结构中的最底层，其功能为“感知”，即通过传感网络获取环境信息。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。
感知层是物联网的皮肤和五官-用于识别 物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等，主要功能是识别物体、采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用类似。
对我们人类而言，是使用五官和皮肤，通过视觉、味觉、嗅觉、听觉和触觉感知外部世界。而感知层就是物联网的五官和皮肤，用于识别外界物体和采集信息。感知层解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它首先通过传感器、数码相机等设备，采集外部物理世界的数据，然后通过RFID、条码、工业现场总线、蓝牙、红外等短距离传输技术传递数据。感知层所需要的关键技术包括检测技术、短距离无线通信技术等。
感知层由基本的感应器件（例如RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签和识读器等基本标识和传感器件组成）以及感应器组成的网络（例如RFID网络、传感器网络等）两大部分组成。该层的核心技术包括射频技术、新兴传感技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术（FCS）等，涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。
一些感知层常见的关键技术如下：
l 传感器：传感器是物联网中获得信息的主要设备，它利用各种机制把被测量转换为电信号，然后由相应信号处理装置进行处理，并产生响应动作。常见的传感器包括温度、湿度、压力、光电传感器等。
2 RFID：RFID的全称为Radio Frequency Identification，即射频识别，又称为电子标签。RFID是一种非接触式的自动识别技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。它主要用来为物联网中的各物品建立唯一的身份标示。
3 传感器网络：传感器网络是一种由传感器节点组成网络，其中每个传感器节点都具有传感器、微处理器、以及通信单元。节点间通过通信网络组成传感器网络，共同协作来感知和采集环境或物体的准确信息。而无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN），则是目前发展迅速，应用最广的传感器网络。
对于目前关注和应用较多的RFID网络来说，附着在设备上的RFID标签和用来识别RFID信息的扫描仪、感应器都属于物联网的感知层。在这一类物联网中被检测的信息就是RFID标签的内容，现在的电子（不停车），收费系统（Electronic Toll Collection，ETC）、超市仓储管理系统、飞机场的行李自动分类系统等都属于这一类结构的物联网应用。

GPS的定义，全球定位系统(Global Positioning System，GPS)是一种以空中卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。

GPS模块

GIS的定义，地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

GIS是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理（简而言之，是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析）。 GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库 *** 作（例如查询和统计分析等）集成在一起。

互联网环境下的GIS架构对于空间数据的分配方面有着明显的优势，主要在于两个途径：一种是利用网络的拓展应用对空间数据进行空间数据的分配，另一种是利用网络专业空间数据服务。

利用GPS技术和地理信息系统（GIS）配合其他无线通信技术，能够为物联网行业提供基于位置的精细化管理，通过对采集数据的运算、分析，调整市场布局，优化提升物联网行业企业内部的战略计划。

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