基于物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域通信信息實時定位方法研究

丁東艷，藏濤

（鄭州信息科技職業(yè)學院信息工程學院，河南鄭州，450000）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)擴展與延伸出來的網(wǎng)絡(luò)，它是通過物與網(wǎng)的連接實現(xiàn)的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)徹底打破了信息世界與物理世界之間的阻隔，實現(xiàn)了信息世界與物理世界的無線連接。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)由于具備通信、可操作、可控制等優(yōu)點已經(jīng)被廣泛應用于各個領(lǐng)域中，并且該項技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新也成為相關(guān)學者所研究的重點，并取得了一定的研究成果。

1 區(qū)域通信信息實時定位現(xiàn)狀

區(qū)域通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復雜，大多都采用分布式通信網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)雖然能夠提高區(qū)域通信信息傳輸效率，能夠保證通信資源協(xié)調(diào)分配，但是也提高了區(qū)域通信信息實時定位的難度[1]。為此，相關(guān)學者提出了基于信息采集模型的區(qū)域通信信息實時定位方法。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的區(qū)域通信信號進行定位識別，采用的算法為定位識別算法，雖然具有一定的定位準確性，但是該方法在實際應用中魯棒性較差[2]。基于信息采集模型的區(qū)域通信信息實時定位方法是在上述方法基礎(chǔ)上的完善，利用云系統(tǒng)實現(xiàn)對區(qū)域通信信息實時定位監(jiān)測，該方法雖然解決信息實時定位方法魯棒性較差的問題[3]。但是在實際應用中該方法會出現(xiàn)定位延遲現(xiàn)象，并且定位延遲時間較長，這主要是因為該方法在設(shè)計中沒有考慮到區(qū)域通信過程中的干擾因素，而對干擾因素處理和排除時需要消耗一定的時間，因此會出現(xiàn)定位延遲。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域通信信息實時定位方法

2.1 區(qū)域通信信息實時定位跟蹤標簽創(chuàng)建

本文為了更加精準地定位到區(qū)域通信信息，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為區(qū)域通信信息實時定位設(shè)定一個物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)控制并抓取到區(qū)域通信信息，將標簽信息成幀后擴展信息通信頻率實時調(diào)制至載波，并將各個信息通信軌跡通過物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的天線進行傳輸，其具體過程為：

在某給定區(qū)域中存在m個通信終端設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)給定該區(qū)域通信信息標簽數(shù)量與通信信息數(shù)量相同，已知物聯(lián)網(wǎng)中的第i 個標簽，利用物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動該標簽向區(qū)域通信中終端設(shè)備發(fā)送信號，該過程用式（1）表示：

公式（1）中，hi（t）表示標簽向區(qū)域通信中終端設(shè)備發(fā)送的信號；A表示標簽發(fā)射信號的幅度；S表示物聯(lián)網(wǎng)調(diào)制信息；C表示標簽的擴展碼；f表示載波頻率；β表示載波開始階段[4]。通信終端設(shè)備接收到標簽發(fā)送的信號，并獲取到標簽信息所到達時間，從而取得區(qū)域通信信息傳輸距離方程公式：

公式（2）中，y表示標簽的傳輸速度；t1表示標簽傳輸?shù)酵ㄐ旁O(shè)備終端的時間；t2表示標簽發(fā)送信息時的初始時間；c1和v1表示通信終端設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的橫向與縱向坐標；c2和v2表示標簽在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的橫向與縱向坐標[5]。利用公式（1）和（2）可以得到區(qū)域通信信息傳輸?shù)木嚯x以及時間，將其統(tǒng)一整理到一個數(shù)據(jù)幀，從而形成區(qū)域通信信息標簽。

2.2 區(qū)域通信信息跟蹤

利用多普勒頻移信息跟蹤技術(shù)對區(qū)域通信信息進行實時定位跟蹤。在區(qū)域通信信道各個端口處建立多普勒頻移信息跟蹤模塊，該模塊攔截通信信息標簽，并讀取標簽中的信息，為降低噪音干擾將區(qū)域通信信道的調(diào)制采用常規(guī)的PAM調(diào)制模式，從而能夠準確攔截并跟蹤到區(qū)域通信信息，該過程通過公式（3）表示：

公式（3）中，r（t）表示多普勒頻移信息跟蹤模塊定位到的通信信息；α表示第n個多徑分量的加成程度；n表示定位到的多徑分量數(shù)量；p表示雙邊功率譜密度；φ表示多徑分量的傳輸路徑；n（t）表示PAM調(diào)制高斯白噪聲。利用上述公式實現(xiàn)對區(qū)域通信信息實時跟蹤定位，以此完成基于物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域通信信息實時定位。

3 實驗分析

實驗以某區(qū)域通信環(huán)境為實驗環(huán)境，為了能夠更好地測試出本文設(shè)計方法的同步性和有效性，在區(qū)域通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中添加了高斯噪聲干擾，利用高斯噪聲干擾削弱通信信息的傳輸強度，該區(qū)域通信網(wǎng)絡(luò)存在9條通道，實驗中傳輸?shù)耐ㄐ判畔⒘繛?00bit，實驗利用基于物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域通信信息實時定位方法與文獻[3]定位方法對信息進行實時定位，設(shè)計對比實驗。此次實驗將通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的空氣傳輸介質(zhì)取值設(shè)定為2645658436m/s，信息傳輸路徑定位程度設(shè)定為45.36dB，區(qū)域通信信息實時定位因子為1.66 dB，將雙邊功率譜密度值設(shè)定為2，實驗分7次完成，每次對區(qū)域通信信息實時定位的數(shù)據(jù)量分別為300bit、400bit、500 bit、600 bit、700 bit、800 bit、900 bit，讀取信道采集卡測得的兩種方法延遲時間，《區(qū)域通信信息實時定位技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，區(qū)域通信信息實時定位延遲時間不得超過25ms，否則則視為定位無效，因此實驗以定位延遲時間為實驗結(jié)果，對兩種方法進行對比分析，實驗結(jié)果如表1所示。

表1 兩種方法對區(qū)域通信信息實時定位延遲對比（ms）

觀察表1數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：設(shè)計定位方法在實驗中隨著通信信息量的增加，定位延遲時間變化較小，且定位延遲時間比較短，基本可以控制在6ms以內(nèi)，即設(shè)計方法基本滿足區(qū)域通信信息實時定位要求；而文獻[3]方法在實驗中隨著通信信息量的增加，定位延遲時間也會增加，并且延遲時間比較長，遠遠高于設(shè)計方法，因此實驗證明了，基于物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域通信信息實時定位方法具有較好的同步性。

4 結(jié)束語

本文在目前現(xiàn)有的區(qū)域通信信息實時定位方法基礎(chǔ)上，引用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，此次研究對解決區(qū)域通信信息實時定位延遲問題具有良好的作用，同時為區(qū)域通信信息實時定位提供了有利依據(jù)。由于個人能力有限，以及查閱的參考資料不足，雖然取得了一定的研究成果，但是在研究內(nèi)容方面還存在一些不足之處，在通信信息實時定位方面研究不夠深入，因此今后仍需要在該方面進行進一步探究。