信息通信
INFORMATION & COMMUNICATIONS
2020年第02期
(总第206期)
2020
(Sum. No 206)
王文祥，邓磊，陶星珍，田高华
(江西应用技术职业学院信息工程学院，江西赣州341000) 摘要：卫星定位技术是当前的主流定位技术，但也存在功耗高、无法室内定位、易受天气、地形因素影响等缺点。窄带物
联网(Narrow Bound Internet,NB-IOT)技术是近年发展起来的一种新型无线通信技术，具有低成本、低功耗、深度覆盖等 优势。将NB-IOT 定位技术与定位技术相结合，设计一款智能定位项圈，可用于牲畜定位、宠物定位等领域，具有广阔的
应用前景。
关键词:NB-IOT ；定位技术；系统设计
中图分类号:F274 文献标识码:A 文章编号：1673-1131(2020)02-0223-02
0引言
定位技术是随着通信技术的发展而诞生的技术，当前的
定位技术包括卫星定位技术、网络定位技术、ZigBee 定位技术、
UWB 定位技术等。其中.ZigBee 定位技术、UWB 定位技术因 需自行搭建网络，覆盖范围非常有限而未能广泛使用；卫星定 位技术具有广覆盖、精度高的优势，但也存在功耗高、无法室
内定位、易受天气地形影响的缺点；网络定位技术能实现室内delta并联机器人
定位，但也存在定位精度低的问题。近年来，具有低成本、低 功耗、深度覆盖的窄带物联网技术得到了长足的发展。NB-
IOT 技术已在智能路灯、智能水表、智能停车场等场景开展测 试应用。鉴于NB-IOT 技术低成本、低功耗的特点，该技术非
常适宜在穿戴设备中的应用。将NB-IOT 技术与定位技术相
结合制成NB-IOT 定位项圈，可在牲畜定位、宠物追踪、老人/ 小孩监护等领域广泛应用，设计一款低成本、低功耗的定位项
圈将具有很好的应用前景。
1 NB-IOT 定位技术研究
定位技术是NB-IOT 定位项圈的关键技术，研究一套适合
感应式小便器于NB-IOT 的定位技术是NB-IOT 定位项圈成败的关键。本 文在研究了现有定位技术的基础上，结合NB-IOT 技术及其应
1.1定位算法综述
定位方法的分类主要有卫星定位(GPS 、北斗、伽利略等)、 测距定位、指纹识别定位等。第一类卫星定位具有覆盖范围
广、定位精度高的优势，但是在室内环境下定位精度差，且GPS
信号受天气影响大，存在阴雨天气锁星困难的问题。第二类
测距定位方法依赖定位网络定位，在位置已知的情
况下通过测量定位目标距离各个的距离来定位目标位置， 常用算法有到达时间法(TOA.Time of Arrival)111，到达时间差 法(TDOA, Time Difference of A rrival)回、到达角法(Angle of A r
rival)™, 在短距离定位中基于测距的定位算法精度较高，如超
声波测距定位,UWB(Ultra-wide Bandwidth)测距定位的定位 精度都可达厘米级。但是基于测距的定位方法在远距离定位
中定位精度显著下降，无法实现大范围的精确定位，同时其定
位精度与密度也密切相关。第三类指纹库识别定位方法， 需要先建立定位区域的指纹库，通过定位目标附近区域的地
形或其他特征向量与指纹库a 匹配来实现定位，这种算法定位 精度较高，但是指纹库建立工程较大，方法的通用性也不强。 在NB-IOT 应用领域一般有低功耗要求,GPS 定位需要终端具
备GPS 模块，而若终端增加GPS 模块既会功耗，同时又增加了
成本和系统复杂度，所以GPS 定位不适宜NB-IOT 应用，只能 作为过渡方案使用。指纹库定位方法虽然精度高，但是方法的
通用性不强，因此也不适宜NB-IOT 网络中的大规模部署。故
NB-IOT 定位算法应从基于测距的定位方法方向研究。1.2 NB-IOT 单定位算法
本文提出一种基于TOA 和AOA 的单联合定位算法。 算法原理如图1所示，通过TOA 测距可以确定定位目标距离
距离d，由d 可构成一个定位圈；通过AOA 测算达到角0,
由位置和6构成一条定位线，定位圈和定位线的交点就是 定位目标的位置。因此理论上基于TOA 和AOA 的联合定位
算法一个即可实现基本定位，如果有两个以上的定
位精度可进一步提高。
基准角度线
神奇蚯蚓养殖技术
不锈钢钝化图1单TOA&AOA 联合定位算法原理图
设在二维定位平面内，已知定位位置坐标为(0, 0),
TOA 算法测得到达时间为t，则定位圈半径d=ct，其中c 为光
速,AOA 算法测得到达角为e，设定位目标坐标为(x, y)，则由
几何关系得：
2 NB-IOT 定位项圈系统设计金属检测传感器
基于窄带物联网的定位项圈系统，包括NB-IOT 项圈、NB-
IOT .NB-IOT 核心网、M2M 管理平台.NB-IOT 定位系统 服务器、手机管理App，系统架构图如图2所示，其中NB-IOT
、NB-IOT 核心网、M2M 管理平台由运营商提供相关服务,
废盐酸回收
收稿日期:2020-01-12
223
