北斗系统有哪些令人意想不到的作用？

北斗系统的作用还是不断发掘。作为一个全球定位系统，他的作用是不可估量的。仅在民用方面，可以说我们已经不能离开了。它的作用只受想像力的限制。

11月5日，我国成功发射了第49颗“北斗”导航卫星。很多人可能认为，“北斗”的作用就是导航。其实，“北斗”系统具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。它不仅已广泛用于交通运输、基础测绘和搜救打捞等领域，还正在金融、通信、电力、工程勘测、精准农业、资源调查、地震监测、公共安全、应急救灾、全球搜救和国防建设等许多方面大显身手。就在刚刚过去的“双11”活动中，北斗也在智慧物流方面发挥着重要作用。

工程建设的利器

“北斗”系统可为建筑、挖掘、路基、规划设计、物理勘探、石油钻探和地壳运动监测等许多工程提供高精度定位，因此能大大提高工程建设的生产力，并提升相关活动的精度和效率，比传统测量方法的效率高3倍以上。

比如，应用该技术已使道路、桥梁的建设精度达到毫米级，大大提高了隧道、地铁等重要交通基础设施的测量与建设精度，降低了建设成本。“北斗”技术用于公路边坡、桥梁变形监测后，由于不受通视条件的限制，因而选点灵活，能根据监测需要，将监测点布设在对变形体的形变比较敏感的特征点上。

最简单的例子是：盖高楼时，用“北斗”终端可随时测量楼房歪不歪；在洪灾来临时，用“北斗”终端能及时了解水坝是否移动；在挖山洞或地铁时，用“北斗”终端就不用担心从双向往中间掘进时出现错位了，比单向掘进隧道效率提高50%。

助力精细农业增产

导航卫星的精确定位功能可广泛用于农场规划、田间测图、土壤取样、拖拉机引导、作物田间检测和播种速度选择以及肥料、杀虫剂和产量检测系统等。

它能够提升农药、除草剂和肥料使用的精度，同时更好地控制化学物质的扩散，从而降低成本、扩大产量，创造环境友好型的新农场，使不同地区、不同条件下的作物增产3%-50%，大大降低农业生产的人力、资金（机器和设备）和原材料（种子、肥料、杀虫剂、其他化学药品、燃料、油和电）成本，降低的投入占总成本的1%-50%不等。据估计，卫星导航技术带动的平均增产可以达到10%，平均成本能够降低15%。

基于“北斗”的农机作业监管平台，已实现农机远程管理与精准作业，服务农机设备超过5万台，精细农业产量提高5%，农机油耗节约10%。

海洋渔业的帮手

渔业是“北斗”卫星导航系统应用最早也最为广泛的行业之一。安装了“北斗”用户机，不仅可以为船只导航，还可以通过“北斗”独有的短报文通信技术，报告船只位置和船上人员的情况。我国已经有约10万艘出海渔船安装了“北斗”用户机。

对渔民来说，“北斗”的短报文功能至少有四大好处。一是与家人联络，满足情感需要。二是与国内市场联络，打了什么鱼，有多少斤，可以提前通知预售，提高收入。三是与周边渔船联络，遇险时及时自救和互救。四是有了准确定位，可以避免打鱼越境的纠纷。

我国已通过“北斗”先后向渔民发送了数万次热带气旋等危险气象信息警报，救助了多艘渔船、渔民、病人等，累计救助1万余人，有效避免涉外事件多起，挽回经济损失上亿元。

金融电力的保障

现在，网络已经成为现代金融业的重要基础。然而，在网络条件下的金融服务体系中，时间的同步是至关重要的，用“北斗”系统提供的精确授时服务可使现代金融体系实现网络时间同步段，保证现代金融系统安全运行，因为全国各金融单位的1秒钟误差，就有可能带来巨额的损失。

电力系统的安全运行也需要在很大的范围内实现较高精度的时间同步，这样可实现整个电网高精度的时间同步，实现同步相位测量、运行稳定性判断、故障定位、高可靠性的电流纵差保护、继电保护等，从而提高电力网络运行的稳定性、可靠性和安全性。

基于“北斗”卫星导航系统的“北斗电力全网时间同步管理系统”投入使用后，结束了我国电力运行时间完全依赖美国GPS的历史，有效地保障了我国电力安全和国家安全。

实现防灾救灾实时调度

在紧急救援上，基于“北斗”系统的导航定位、短报文通信以及位置报告等功能，已实现全国范围的实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务，极大地提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。

2008年汶川地震时，震区通信中断。救援部队通过“北斗”的短报文功能，让救援部队和指挥部的联系保持顺畅，从而保证了指挥命令及时下达、灾情信息实时上报等整个救灾的指挥调度，在决策、搜救、医疗等工作中发挥了关键作用。

我国已把“北斗”技术与井下监测技术相结合，实现了对井下瓦斯浓度、风机转停等关键参数的实时监测。我国还将“北斗”引入自动气象站，增强了自动气象站适应性。

由于“北斗”可实现全国范围的无缝覆盖，具有定位、授时和短报文等功能，所以为森林防火、扑火的指挥调度提供了新的技术，有效解决了火场定位、侦察、引导扑救、后勤保障、损失评估等问题。目前，全国各地森林防火系统已经配备多台套“北斗”用户机，取得了明显的经济和社会效益。

依托大数据实现智慧物流

物联网是未来社会的发展方向。“北斗”系统可作为物联网的一个重要组成部分，应用在感知、网络两个层面。这里我们侧重说说“北斗”在智慧物流方面的应用。

比如，北京近年来逐步在物流车辆上安装“北斗”设备，结合自身的物流大数据，进行了物流智慧管理。通过对车辆速度和路线的实时监控，保障驾驶安全；结合“北斗”卫星导航系统的地理位置数据，进行数据分析和挖掘，定制服务线路，提高物流效率，管控成本，也让信息更透明。

“互联网+北斗物流”项目，通过手机货源APP终端，能让行进中的空货车找到离自己最近的货源。有了这款APP终端，包裹能更加及时地进行运输，早一天开始运输，就能早一天送达目的地。

此外，国内电商平台还研制出了“北斗”智能车载终端及人员佩戴式手环设备等北斗产品，并接入物流云平台进行有效运转，能实时掌握和调度车辆、人员位置、状态和载货信息，为客户提供最适合的配送方案，并根据需求变化迅速调整。

“只受想象力的限制”

随着卫星导航接收机的集成微小型化，它可以被嵌入到其他的通信、计算机、安全和消费类电子产品中，使其应用领域更加广泛。卫星导航系统与消费类电子产品的融合是目前导航系统在社会中最广泛应用的一种方式，如在MP3、MP4、笔记本电脑、手机和数码相机等电子产品中集成导航功能，提供一种基于位置的服务。

在今年10月1日天安门广场的国庆盛大阅兵式上，来自32个装备方队的580台车辆，以整齐划一的行进速度，前后左右一致的车距，给人留下了深刻印象。这背后的“秘密武器”就是“北斗阅兵训练考核辅助系统”，它可以保障32个方队整体车速控制在10千米/小时，骑线偏差不超过1厘米，厘米级的定位精度已赶超世界先进水平。同时，该系统也精准助力阅兵训练，使训练高质高效。

在科学研究上，“北斗”已用于电离层和中性大气反演以及气象学研究，卫星跟踪地球重力场和大气探测，以及航天器或地球卫星精密定轨、导航与对接等科学目的，为科学发展服务。

在水利上，基于“北斗”卫星导航系统的水文监测系统已建设完成，实现了多山地域水文测报信息的实时传输，大大提高了灾情预报的准确性，为制定防洪抗旱调度方案提供重要的保障。

在气象观测预报上，一系列气象测报型“北斗”用户设备研制成功，提出了实用可行的系统应用解决方案，解决了国家气象局和各地气象中心气象站的数字报文自动传输和可视化问题……

“北斗”的用途远不止如今的车辆导航、手机定位、电子地图。由于智能产业与时空信息密切相关，能提供位置和时间信息的卫星导航技术必将被用于智能网络、智能传感、智能交通、智能通信、智能物流、智能社区、智能电网等所有智能产业中，并形成各种前所未有的新型商业模式。

有关“北斗”应用的例子举不胜举。当它与云计算等新技术结合时，其应用“只受想象力限制”绝不是一句空话。

（原标题：除了导航，“北斗”还能干什么）

正确的是：必须适应强电磁干扰环境，采用自适应跳频、确定性通信资源调度，无线路由，采用低开销高精度时间同步，网络分层数据加密，异常监视与报警以及设备入网鉴权。

就国内目前的主要市场环境来看，其主要用的是wifi mesh（例如strix的mesh设备）和cofdm mesh（例如winet无线智能宽带网络），前者利用的是wifi技术速率可达几百兆，频率主要用24G和58G，使用全向天线距离大概3-5公里。

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。

当前，物联网（IoT）技术领域充释着各种标准，像NB-IoT、LoRa、SigFox等，他们正通过各自擅长的技术和应用抢夺IoT风口，以争取在这片广阔的市场上取得优势。
这里写描述
NB-IoT是由电信标准延伸而出的，主要是由电信运营商支持，而LoRa则是一个商业运用平台，两者主要区别在于商业运营的模式：NB-IoT基本是由电信运营商来把控运营，所以使用者必须使用它的网关及服务，而LoRa就量对开放一些，有各种不同的组合方式，商业的模式是完全不同的。
技术层面上来看，NB-IoT和LoRa的差异其实并不是很大，属于各有优劣。而相对于某些领域，国内有一些用户在并行使用这两种技术和网络。NB-IoT相对而言是受限于基站的，而LoRa则要加入一个网关相对简单容易，并且总的来说价格要比NB-IOT低廉。用户可以根据需求，增加不同的网关覆盖。所以从覆盖程度上来说LoRa的覆盖程度可能比NB-IoT更广一点。
LPWAN又称LPN，全称为LowPower Wide Area Network或者LowPower Network，指的是一种无线网络。这种无线网络的优势在于低功耗与远距离，通常用于电池供电的传感器节点组网。因为低功耗与低速率的特点，这种网络和其他用于商业，个人数据共享的无线网络(如WiFi，蓝牙等)有着明显的区别。
在广泛应用中，LPWAN可使用集中器组建为私有网络，也可利用网关连到公有网络上去。
LPWAN因为跟LoRaWAN名字类似，再加上最近的LoRaWAN在IoT领域引起的热潮，使得不少人对这两个概念有所混淆。事实上LoRaWAN仅仅是LPWAN的一种，还有几种类似的技术在与LoRaWAN进行竞争。
概括来讲，LPWAN具有如下特点：
• 双向通信，有应答
• 星形拓扑(一般情况下不使用中继器，也不使用Mesh组网，以求简洁)
• 低数据速率
• 低成本
• 非常长的电池使用时间
• 通信距离较远
LPWAN适合的应用:
• IoT，M2M
• 工业自动化
• 低功耗应用
• 电池供电的传感器
• 智慧城市，智慧农业，抄表，街灯控制等等
LoraWAN和Lora之间关系
虽然一样是因为名字类似，很多人会将LoRaWAN与LoRa两个概念混淆。事实上LoRaWAN指的是MAC层的组网协议。而LoRa只是一个物理层的协议。虽然现有的LoRaWAN组网基本上都使用LoRa作为物理层，但是LoRaWAN的协议也列出了在某些频段也可以使用GFSK作为物理层。从网络分层的角度来讲，LoRaWAN可以使用任何物理层的协议，LoRa也可以作为其他组网技术的物理层。事实上有几种与LoRaWAN竞争的技术在物理层也采用了LoRa。
LoraWAN的主要竞争技术
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如今市场上存在多个同样使用LoRa作为物理层的LPWAN技术，例如深圳艾森智能（AISenz Inc）的aiCast。aiCast支持单播、多播和组播，比LoRaWAN更加复杂完备。许多LoRaWAN下不可能的应用因此可以实现。
Sigfox使用慢速率的BPSK(300bps)，也有一些较有前景的应用案例。
NB-IoT(Narrow Band-IoT)是电信业基于现有移动通信技术的IoT网络。其特点是使用现有的蜂窝通信硬件与频段。不管是电信商还是硬件商，对这项技术热情不减。
关键技术Lora简介
LoRaWAN的核心技术是LoRa。而LoRa是一种Semtech的私有调制技术(2012收购CycleoSAS公司得来)。所以为了便于不熟悉数字通信技术的人们理解，先介绍两个常见的调制技术FSK与OOK。选用这两个调制方式是因为：
1这两个是最简单、最基础、最常见的数字通信调制方式
2在Semtech的SX127x芯片上与LoRa同时被支持，尤其是FSK经常被用来与LoRa比较性能。
OOK
OOK全称为On-Off Keying。核心思想是用有载波表示一个二进制值(一般是1，也可能反向表示0)，无载波表示另外一个二进制值(正向是0，反向是1)。
在0与1切换时也会插入一个比较短的空的无载波间隔，可以为多径延迟增加一点冗余以便接收端解调。OOK对于低功耗的无线应用很有优势，因为只用传输大约一半的载波，其余时间可以关掉载波以省功耗。缺点是抗噪音性能较差。
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FSK
FSK全称为Frequency Shift Keying。LoRaWAN协议也在某些频段写明除LoRa之外也支持(G)FSK。FSK的核心思想是用两种频率的载波分别表示1与0。只要两种频率相差足够大，接收端用简单的滤波器即可完成解调。
对于发送端，简单的做法就是做两个频率发生器，一个频率在Fmark，另一个频率在Fspace。用基带信号的1与0控制输出即可完成FSK调制。但这样的实现中，两个频率源的相位通常不同步，而导致0与1切换时产生不连续，最终对接收器来讲会产生额外的干扰。实际的FSK系统通常只使用一个频率源，在0与1切换时控制频率源发生偏移。
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GFSK是基带信号进入调制前加一个高斯(Gaussian)窗口，使得频率的偏移更加平滑。目的是减少边带(Sideband)频率的功率，以降低对相邻频段的干扰。代价是增加了码间干扰。
对于这一方面的研究实验发现：学习Lora调制技术的一些准备及发现
然而，对于“悠久历史积累”和高安全、易部署等综合优势的LoRa阵营来说，最近几年里，在技术和落地方面虽取得了长足的进步，但离真正的规模、解决行业客户的切实问题是有着不小的差距。那么，究竟是技术壁垒突破较难？产业链生态不健全？亦或者是商业模式限制了从业者对市场规模的想象？对于LoRa产业链的广大从业者而言，找到制约LoRa技术大规模发展的瓶颈，并联手产业合力突围对推动产业良性发展至关重要。

●传感器技术：价格低廉、性能良好的传感器是物联网应用的基石，物联网的发展要求更准确、更智能、更高效以及兼容性更强的传感器技术。智能数据采集技术是传感器技术发展的一个新方向。信息的泛在化对传感器和传感装置提出了更高的要求。具体如，微型化：元器件的微小型化，要求节约资源与能源；智能化：具备自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术；低功耗与能量获取技术：供电方式为电池、阳光、风、温度、振动等多种方式。\x0d\●设备兼容技术：大部分情况下，企业会基于现有的工业系统建造工业物联网，如何实现工业物联网中所用的传感器能够与原有设备已应用的传感器相兼容是工业物联网推广所面临的问题之一。传感器的兼容主要指数据格式的兼容与通信协议的兼容，兼容关键是标准的统一。目前，工业现场总线网络中普遍采用的如Profibus、Modus协议，已经较好地解决了兼容性问题，大多数工业设备生产厂商基于这些协议开发了各类传感器、控制器等。近年来，随着工业无线传感器网络应用日渐普遍，当前工业无线的WirelessHART、ISA100．11a以及wIA—PA3大标准均兼容了IEEE802．15．4无线网络协议，并提供了隧道传输机制兼容现有的通信协议，丰富了工业物联网系统的组成与功能。\x0d\●网络技术：网络是构成工业物联网的核心之一，数据在系统不同的层次之间通过网络进行传输。网络分为有线网络与无线网络，有线网络一般应用于数据处理中心的集群服务器、工厂内部的局域网以及部分现场总线控制网络中，能提供高速率高带宽的数据传输通道。工业无线传感器网络则是一种新兴的利用无线技术进行传感器组网以及数据传输的技术，无线网络技术的应用可以使得工业传感器的布线成本大大降低，有利于传感器功能的扩展，因此吸引了国内外众多企业和科研机构的关注。\x0d\传统的有线网络技术较为成熟，在众多场合已得到了应用验证。然而，当无线网络技术应用于工业环境时，会面临如下问题：工业现场强电磁干扰、开放的无线环境让工业机器更容易受到攻击威胁、部分控制数据需要实时传输。相对于有线网络，工业无线传感器网络技术则正处在发展阶段，它解决了传统的无线网络技术应用于工业现场环境时的不足，提供了高可靠性、高实时性以及高安全性，主要技术包括：自适应跳频、确实性通信资源调度、无线路由、低开销高精度时间同步、网络分层数据加密、网络异常监视与报警以及设备入网鉴权等。\x0d\●信息处理技术：工业信息出现爆炸式增长，工业生产过程中产生的大量数据对于工业物联网来说是一个挑战，如何有效处理、分析、记录这些数据，提炼出对工业生产有指导性建议的结果，是工业物联网的核心所在，也是难点所在。\x0d\当前业界大数据处理技术有很多，如SAP的BW系统在一定程度上解决了大数据给企业生产运营带来的问题。数据融合和数据挖掘技术的发展也使海量信息处理变得更为智能、高效。工业物联网泛在感知的特点使得人也成为了被感知的对象，通过对环境数据的分析以及用户行为的建模，可以实现生产设计、制造、管理过程中的人一人、人一机和机一机之间的行为、环境和状态感知，更加真实地反映出工业生产过程中的细节变化，以便得出更准确的分析结果。\x0d\●安全技术：工业物联网安全主要涉及数据采集安全、网络传输安全等过程，信息安全对于企业运营起到关键作用，例如在冶金、煤炭、石油等行业采集数据需要长时问的连续运行，如何保证在数据采集以及传输过程中信息的准确无误是工业物联网应用于实际生产的前提。

TSN是以以太网为基础的新一代网络标准，具有时间同步、延时保证等确保实时性的功能。
工业物联网是未来TSN最广泛的一个应用，所有需要实时监控或是实时反馈的工业领域都需要TSN网络。比如：机器人工业、深海石油钻井以及银行业等等。

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