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物联网的四个关键技术是射频识别(RFID)技术、传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术。
物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分,IT行业又叫:泛互联,意指物物相连,万物万联。由此,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。
1、物联网的定义:
物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体,它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
2、物联网的组成:
物联网大致可以分为以下四个层面,即:感知层、网络层、平台层以及应用层。具体如下:
(1)、感知识别层。
感知层是物联网整体架构的基础,是物理世界和信息世界融合的重要一环。在感知层,我们可以通过传感器感知物体本身以及周围的信息,让物体也具备了“开口说话,发布信息”的能力,比如声音传感器、压力传感器、光强传感器等。感知层负责为物联网采集和获取信息。
(2)、网络构建层。
网络层在整个物联网架构中起到承上启下的作用,它负责向上层传输感知信息和向下层传输命令。网络层把感知层采集而来的信息传输给物联云平台,也负责把物联云平台下达的指令传输给应用层,具有纽带作用。网络层主要是通过物联网、互联网以及移动通信网络等传输海量信息。
(3)、平台管理层。
平台层是物联网整体架构的核心,它主要解决数据如何存储、如何检索、如何使用以及数据安全与隐私保护等问题。平台管理层负责把感知层收集到的信息通过大数据、云计算等技术进行有效地整合和利用,为人们应用到具体领域提供科学有效的指导。
(4)、综合应用层。
物联网最终是要应用到各个行业中去,物体传输的信息在物联云平台处理后,挖掘出来的有价值的信息会被应用到实际生活和工作中,比如智慧物流、智慧医疗、食品安全、智慧园区等。
扩展资料:
物联网的功能主要有以下几点:
1、获取信息的功能。
信息的感知、识别,信息的感知是指对事物属性状态及其变化方式的知觉和敏感;信息的识别指能把所感受到的事物状态用一定方式表示出来。
2、传送信息的功能。
传送信息指的是信息发送、传输、接收等环节,最后把获取的事物状态信息及其变化的方式从时间(或空间)上的一点传送到另一点的任务,这就是常说的通信过程。
3、处理信息的功能。
处理信息指的是信息的加工过程,利用已有的信息或感知的信息产生新的信息,实际是制定决策的过程。
4、施效信息的功能。
施效信息指的是信息最终发挥效用的过程,有很多的表现形式,比较重要的是通过调节对象事物的状态及其变换方式,始终使对象处于预先设计的状态。
参考资料来源:百度百科-物联网
现在网络已经大部分覆盖了我们生活和工作的区域,“网络已连接”成为了我们日常不可或缺的一部分,但是我们在乘坐高铁、地铁时,仍会出现“网络信号不佳”甚至是“网络已断开”的情况。
在地面,我们通信是通过基站4G、5G组网信号覆盖,导航等也可以直接通过北斗定位,但在地下,由于建筑遮挡导致室内接收的信号波被削弱甚至被阻挡,导致了地下通信信号弱的现象普遍存在。同时,地铁的高速移动让地下信号回传定位更是加大了难度。
3月20日,我国首个地铁北斗定位系统在北京开工建设,此次“超大城市轨道交通系统高效运输与安全服务关键技术”项目采用了室内 北斗+5G 融合的定位技术,来实现室内定位信号的播发,让用户可以接收到导航定位的信号, 使地铁站地下空间的定位精度提高到优于2米 。该系统可用于车辆调度、客运组织、应急处置,同时还能让乘客能够在地下环境使用手机地图,并通过三维立体导航实现地铁站内的定位导航。
北斗+5G魅力何在
北斗卫星导航系统(简称:北斗系统) 主要是为全球用户提供全天候、全天时的定位、导航和授时服务。在2020年7月31日,北斗三号系统建成开通并提供全球服务,北斗系统进入全面推广应用的新阶段。
但北斗系统主要是解决室外的定位需求,在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、救灾减灾、公共安全等方面都得到了基础的应用。其在室外的定位精度在10米左右,且测速精度为02米每秒,授时精度为20纳秒左右。但由于卫星信号无法覆盖室内且对环境免疫性较差,无法满足室内定位以及室外遮挡等复杂区域定位的必要条件,其在室内的应用也被大大限制了。
5G组网 是利用基站部署,具有密集组网、大带宽和多天线等对定位有利的条件,且其空中接口时延低至1ms,移动性支持500km/h的高速移动等,基于5G通信网络的定位技术可在室内实现亚米级甚至分米级的定位精度。
像地铁这类高速通行的地下环境,北斗+5G的深度融合可构建室内外覆盖定位体系,结合 5G大带宽、低时延、广连接 的优势和 北斗系统的导航定位能力 ,大大提高复杂室内环境的定位精度。
地铁北斗定位系统是首次应用在地铁的北斗+5G解决方案,但其实这项融合定位技术早已在市场出现。2021年4月,中国移动开发5G+北斗精准导航系统,并在重庆解放碑地下环道进行试验。
室内定位已是刚需
RFID(射频识别)技术: 利用射频方式,固定天线形成电磁场,附着于物品的标签经过磁场后感应电流生成把数据传送出去,从而进行非接触式双向通信交换数据,实现移动设备识别和定位的目的。它可以在几毫秒内获取厘米级的定位信息,且电磁场具有非视距的优点,RFID室内定位技术也具有传输范围大、成本较低的特征。但其不具有通信能力,抗干扰能力较差,不便于整合到其他系统之中,且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善,因而一般应用在物流、仓库定位中。
WiFi技术: WiFi室内定位分为两种,一种是利用移动设备和无线网络接入点组成的无线局域网络,通过差分算法,来比较精准地对人和车辆的进行定位追踪。另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度,通过新增设备的信号强度与巨量数据库对比,来完成定位跟踪。WiFi定位最高精确度大约在1米至20米之间,但Wi-Fi接入点通常都只能覆盖半径90米左右的区域,而且很容易受到其他信号的干扰,定位器的能耗也比较高。
ZigBee技术: ZigBee是一种短距离、低速率的无线网络技术。它主要是利用无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,通过传感器之间的相互协调通信进行设备的位置定位。因此ZigBee最显著的特点就是低功耗和低成本,但局限就在于信号传输受多径效应和移动的影响都很大,其衍射能力弱,穿墙能力弱。普遍用于大型的工厂和车间的人员在岗管理系统。
蓝牙技术: 作为一种短距离低功耗的无线传输技术,利用蓝牙接入点与用户连接,通过检测信号强度就可以获得用户的位置信息。蓝牙最大的优点是设备体积小、短距离、低功耗,容易集成在手机等移动设备中。但对于复杂的空间环境,蓝牙定位系统的稳定性稍差,受噪声信号干扰大。然而近些年大火的 蓝牙AOA 以接纳器和发射器为基础,能够在确认的区域内经过多天线丈量信标信号,以及三角形定位法,来核算出信标设备准确方位,精度可高达01里面,但蓝牙AOA的部署环境大部分要求在1-3米的精度场景内。
UWB(超宽带)技术: UWB是近些年兴起的一种传输速率高,发射功率较低,穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线通信技术,它不需要使用传统通信体制中的载波,而是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来传输数据,从而具有31~106GHz量级的带宽。UWB定位精度可达到亚米级,多应用于室内静止或者移动的活体定位跟踪,但依然存在功耗和成本需优化的问题。
融合定位是未来之势
前文已提到了常见的六种室内定位技术,但物联网的碎片化现象,使得单一技术无法很好地满足场景需求应用,因此融合定位成为了行业需求的趋势。
在去年中国卫星导航定位协会发布《2021中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》中指出,2020年全行业总产值同比增长169%,达到4033亿元。其中 高精度定位市场增速远超全行业,2020年同比增长475%,总产值达到1104亿元。 从2010年到2020年的11年之间,高精度定位产品年销售收入增长了10倍,年均复合增长率高达26%。
单一的定位技术无法填补海量市场差异化的需求,因此类似于 “北斗+”,“5G+”,“UWB+”等融合定位技术 逐渐被推出,逐步完善产业链。像自动驾驶、智慧交通在技术快速演进阶段,“北斗+5G”技术成为了新型的解决方案;在智慧矿井的人员定位系统中,“UWB+ZigBee”技术比单一运用UWB更灵活等等。融合定位可以在单一定位技术上进行缺陷互补,能在场景应用中将功耗、成本、定位精度进行最优化的把控,打造精细化定位方案。
未来,融合定位将会大放异彩。
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