摘要：物聯(lián)網(wǎng)（the Internet of Things）是近年來廣受關(guān)注的領(lǐng)域，被認為是信息網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)實世界的延伸，是我國國民經(jīng)濟的重要增長點，將會在未來的科技創(chuàng)新和社會進步中扮演關(guān)鍵角色。近年來物聯(lián)網(wǎng)的研究及其相關(guān)技術(shù)正處在持續(xù)的蓬勃發(fā)展中，世界各國均把物聯(lián)網(wǎng)的研究與應(yīng)用提到了國家級的戰(zhàn)略高度，我國的“十二五規(guī)劃”已經(jīng)把物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；定位分析；GPS

一、 物聯(lián)網(wǎng)的簡介

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)是計算機科學(xué)技術(shù)的新興挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)通信到處都有，所有的物體，從洗衣機到電視機、房屋到汽車都可以通過物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)信息交換。物聯(lián)網(wǎng)科技融入了射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能技術(shù)與嵌入技術(shù)等技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將成為改變?nèi)藗兩詈凸ぷ鞣绞降闹匾夹g(shù)。

通過在常用物品上嵌入一個短距離的移動收發(fā)器，然后在任何時空，人與人之間的溝通連接就可以擴展到人與物、物與物之間的溝通連接，這使人類在信息與通信世界中將獲得一個新的溝通維度。總結(jié)近年來關(guān)于計算機科學(xué)技術(shù)的變革，得出15年周期定律，即計算模式每隔15年發(fā)生一次變革。1965年前后出現(xiàn)大型計算機，1980年前后出現(xiàn)個人計算機，而1995年前后出現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)。目前，物聯(lián)網(wǎng)又將掀起一次科技革命。

二、 物聯(lián)網(wǎng)定位的無線信號體制

當(dāng)前的無線通信技術(shù)，從大范圍的衛(wèi)星通信到城域網(wǎng)范圍的移動通信以及短距離通信，都可以作為物聯(lián)網(wǎng)的傳輸手段。這些技術(shù)也可作為定位應(yīng)用時的信號體制，有的專用于定位，有的則兼具節(jié)點通信和定位雙重功能。首先從定位范圍來看，以GPS為代表的衛(wèi)星定位系統(tǒng)覆蓋面最廣，通過移動蜂窩基站定位（cellular based localization）提供的位置服務(wù)則次之，藍牙（Bluetooth）和RFID的范圍最小。實際生活可根據(jù)定位場景的需求來選擇相應(yīng)技術(shù)，如GPS適用于車聯(lián)網(wǎng)定位，蜂窩定位滿足手機的使用。GPS可支持節(jié)點的移動性，其定位優(yōu)勢表現(xiàn)在室外，在室內(nèi)信號會嚴重衰減，且容易受到其他無線通信系統(tǒng)的干擾。蜂窩網(wǎng)定位是基于蜂窩移動通信技術(shù)開發(fā)，同樣是干擾受限系統(tǒng)。WiFi和UWB（ultra wide band）等技術(shù)定位范圍相對來說較小，常用于完成局部范圍內(nèi)的相對定位。WiFi，Zig Bee和Blutooth都工作或者部分工作在ISM的開放頻段，因此共存能力不強且易受干擾。UWB信號由于占據(jù)網(wǎng)絡(luò)很大，功率譜的密度很低，因此其共存性能最好。靈活性和系統(tǒng)成本是相對應(yīng)的，GPS 和蜂窩基站定位運行成本較高，但覆蓋范圍大，可以彌補靈活性的不足。WiFi，UWB和Zig Bee等也都支持移動性且靈活性高。

三、 物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)的原理

（一） RFID技術(shù)

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別，常稱為感應(yīng)式電子芯片或近接卡、感應(yīng)卡、非接觸卡、電子標(biāo)簽、電子條碼等。射頻識別是一種利用無線射頻方式在讀寫器和電子標(biāo)簽之間進行非接觸的雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換目的的技術(shù)，也是目前市場上使用的比較成熟的產(chǎn)品之一。

RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。

射頻識別系統(tǒng)的基本模型中，電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器、數(shù)據(jù)載體；閱讀器又稱為讀出裝置、掃描器、通訊器和讀寫器（取決于電子標(biāo)簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù)）。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合組件實現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合，在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時序關(guān)系，實現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。

（二） Zigbee技術(shù)

Zigbee是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。Zigbee在中國被譯為“紫蜂”，它與藍牙相類似，是一種新興的短距離無線技術(shù)。

Zigbee技術(shù)就是通過在待定位區(qū)域布設(shè)大量的廉價參考節(jié)點，這些參考節(jié)點間通過無線通信的方式形成了一個大型的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)待定位區(qū)被感知對象的信息時，在通信距離內(nèi)的參考節(jié)點能快速地采集到這些信息，同時利用路由傳播的方式把信息傳遞給其他參考節(jié)點，最終形成了一個信息傳遞鏈并經(jīng)過信息的多級跳躍回傳給終端電腦加以處理，從而實現(xiàn)對一定區(qū)域的長時間監(jiān)控和定位。

（三） 眾包定位

眾包這一概念能夠很好地用于室內(nèi)定位應(yīng)用中，也是當(dāng)前研究中的熱點問題。以WiFi指紋匹配進行室內(nèi)定位為例，利用當(dāng)前各種配置豐富的智能終端，定位節(jié)點對WiFi信號的RSS測量數(shù)據(jù)和慣性傳感數(shù)據(jù)進行眾包，完成多源位置感知。在此過程中不需要指定特定節(jié)點完成眾包，能夠自動建立WiFi數(shù)據(jù)訓(xùn)練集，節(jié)點用戶在參與過程中都能獲益，如能在缺乏室內(nèi)環(huán)境先驗知識的情況下，自動重建內(nèi)部的道路圖。

目前眾包定位存在一些問題，一是智能終端類型的多樣化，如品牌、天線和采用芯片存在差別，這會造成RSS測量的數(shù)據(jù)不完全相同，在眾包過程中需要對數(shù)據(jù)進行校正；二是眾包意味著開放式的節(jié)點的自愿參與，當(dāng)未經(jīng)添加的節(jié)點或者惡意節(jié)點上傳數(shù)據(jù)時，大量誤差也將隨之產(chǎn)生，因此尋求有效的錯誤數(shù)據(jù)檢測與去除機制是眾包定位系統(tǒng)中有待解決的問題。

四、 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)是信息化和網(wǎng)絡(luò)化的新趨勢，將成為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要特征。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，往往需要確定移動終端或其持有者、設(shè)施與物品的位置信息，完成對物品或其所有者的定位、跟蹤、監(jiān)控和高層次開發(fā)，以實現(xiàn)物理空間和信息空間的融合。因此，位置感知技術(shù)研究將助力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，擴展未來網(wǎng)絡(luò)的感知范圍和領(lǐng)域，成為人們?nèi)粘９ぷ骱蜕畈豢扇鄙俚囊徊糠帧?/p>

參考文獻：

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作者簡介：

鄭震寰，浙江省臨安市，浙江農(nóng)林大學(xué)。