农业物联网应用技术课程讲解课件：2.3了解其他农业信息采集技术

农业物联网应用技术任务三

了解其他农业信息采集技术PART01知识目标1.了解除传感器以外的常见信息采集技术。2.了解信息采集技术的工作原理。3.掌握相较于传感器，这些信息采集技术的优点和缺点。技能目标1.能够掌握信息采集技术的使用方法。2.能够指出信息采集技术的使用场景。素质目标培养学生发散思维能力。遥感技术射频识别技术条码技术自动识别技术卫星导航定位技术了解其他农业信息采集技术以计算机技术和通信技术发展为基础的综合性科学技术。自动识别技术能让物体“开口说话”全面感知无处不在正式进入主题之前，先回顾一下人类历史上信息传播方式的演变历程，这将有助于我们更好地理解自动识别技术的意义和发展背景。信息技术的历史第一次进化：语言的产生信息技术的历史使人类的思维能力和表达能力发生了革命性飞跃揭开了人类文明的序幕，使人与动物彻底区分开来信息表达和交流手段的一次关键性革命，大大提高了信息表达的质量和利用效率第一次进化：语言的产生信息技术的历史信息技术的历史信息技术的历史第二次进化：文字的产生信息技术的历史用文字记载信息，使人类可以跨时间和空间传递交流信息增加了交流信息的手段，延长了信息的寿命第二次进化：文字的产生信息技术的历史最早的成熟文字体系出现在商朝晚期。春秋战国，昂贵，制作工艺繁杂信息技术的历史春秋战国商第三次进化：造纸术、印刷术的产生造纸术：西汉印刷术：唐朝信息技术的历史为人类近代文明奠定了基础使人类信息传递的速度和范围急剧地扩展是信息存储和传播手段的一次重要革命第三次进化：造纸术、印刷术的产生信息技术的历史广播让信息一瞬间传递到很远的地方信息技术的历史使人类的信息交流迈进了一个新纪元进一步突破了时间和空间的限制信息传递的手段和效率再次发生了质的飞跃第四次进化：电报、电话、广播、电视的发明和普及信息技术的历史1837184419251906电子计算机和现代通信技术的有效结合，使信息的存储、处理和传递的能力得到惊人的提高。从此，快速发展的现代信息技术使人类的信息活动能力得到了空前的发展。第五次进化：电子计算机的应用世界上第一台电子计算机:埃尼阿克信息技术的历史

1946年，“埃尼阿克”诞生，标志着人类进入了数字化信息时代，170平方米OICQ19991999年2月由腾讯自主开发的基于Internet的即时通信网络工具。QQ以前是模仿ICQ的，是国际的一个聊天工具，是Iseekyou（我寻找你）的意思，OICQ模仿ICQ它在ICQ前加了一个字母O，意为openingIseekyou，意思是“开放的ICQ”。信息技术的历史即时通讯工具OICQ2000信息技术的历史然而，这样的命名策略并没有完全平息关于模仿的争议。随后，ICQ方面对QQ的模仿行为采取了法律手段，发出了律师函。当年，美国在线提出了要求，腾讯应该将oicq.cxx和oicq.nxx这两个域名免费转让给他们。在这份律师函中，美国在线特别指出，他们曾在一个有关“smsicq”的案件中胜诉，并暗示法官可能会以之前的案例作为参考，对腾讯做出不利判决。2000年3月21日，仲裁员签署了仲裁判决书，要求腾讯将oicq.cxx和oicq.nxx这两个域名归还给美国在线。律师函信息技术的历史在2000年4月，腾讯公司将OICQ更名为QQ，并发布了2.0版本，新增了语音聊天和文件传输功能。这次改名不仅解决了版权问题，也使得QQ这个品牌更加易于记忆和传播，为其后续的发展打下了坚实的基础。信息技术的历史第五次进化：电子计算机的应用与现代通信技术的普及信息技术的历史第五次进化：电子计算机的应用与现代通信技术的普及信息传播和信息处理手段的一次革命使信息数字化成为可能信息产业应运而生信息技术的历史第六次进化：？信息技术的历史获取信息的过程与方法：确定信息需求确定信息来源采集信息保存信息信息的获取信息的获取——来源信息的获取——来源信息的获取——来源信息的获取——来源信息的获取——来源信息源越广阔，收集到的信息量就越多信息源越可靠，收集到的信息就越可信信息的获取——来源要尽量拓宽信息收集面，选择可靠的信息源。信息的获取——采集1通过亲自探究事物本身获取信息信息的获取——采集2通过与他人交流采集信息信息的获取——采集2通过与他人交流采集信息除了面对面交流，还可以通过电话、网络等交流方式采集信息信息的获取——采集3通过检索媒体采集信息信息的获取——采集3通过检索媒体采集信息在信息社会，采集信息的工具越来越多，我们应善于借助工具采集信息，还应掌握工具的使用方法，才能更好地采集信息。信息的获取——采集zhiwang数据库信息的获取——采集现在网络发达，有各种搜索引擎、在线数据库网站。生活中的场景，离不开信息采集。信息的获取——采集信息的获取——采集自动识别技术的概念自动识别技术是基于计算机技术和通信技术发展起来的综合性技术，它能让物体“开口说话”，实现全面感知。简单来说，就是利用特定的设备和技术手段，自动获取物体的标识信息或其他相关数据的技术。在农业物联网感知层中，自动识别技术主要通过以下几种方式实现：RFID（射频识别）条形码/二维码传感器图像识别自动识别物联网最基本的功能，主要完成对物体的识别和对数据的采集，是实现物体“对话”的先决条件。感知层手工录入自动识别工作量巨大，错误率高，慢便利，错误率低，实时性高全面感知无处不在自动识别系统（AIDS）、应用程序接口（API）或中间件、应用系统软件。自动识别技术系统构成采集和存储应用处理通信接口、数据传递全面感知无处不在射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）通过无线电波进行数据传递的自动识别技术，是一种非接触式的自动识别技术（又称电子标签、无线射频识别）。指可传播的电磁波。RFID系统主要由硬件组件和软件组件两部分组成。射频（RF）系统组成一、射频识别技术（RFID）（一）概念及分类射频识别技术(RFID)兴起于20世纪90年代，是继条码、磁条(卡)、IC卡、声音识别和视觉识别等技术之后的一种非接触式自动识别技术。可以通过无线电信号自动识别目标对象并读写相关数据，识别过程无须人工干预，并可在有严重冲击、振动、电磁、温度和化学腐蚀等影响的恶劣环境下正常工作。其具有数据储存量大，读写距离远，读取速率快，使用寿命长，环境适应性好，可实现多目标识别等优点。目前被广泛应用于生产、物流、交通、医疗、防伪、运输等领域。一、射频识别技术（RFID）射频识别系统通常由电子标签，阅读器和天线组成。1.电子标签（Tag，即射频卡）：标签芯片和标签线圈组成，每个标签中存储有唯一的电子编码，附着在物体上从而实现单品级的目标对象编码；2.阅读器：是对标签信息进行读取或写入操作的设备，由射频模块和信号处理模块组成，通常有手持式或固定式两种设计；3.天线：在标签和读取器间传递射频信号。一、射频识别技术（RFID）射频识别的标签根据是否加装电池分为无源标签、有源标签、半有源标签。无源RFID是出现时间最早、技术最成熟、应用最广泛的一类RFID。它的工作原理是电子标签通过接收射频识别阅读器传输来的微波信号，并通过电磁感应线圈获取的能量来对自身短暂供电，从而完成信息交换。特点：不具备自身供电能力，依靠阅读器提供的射频能量工作。产品体积小、结构简单、成本低。使用寿命较长，适用于近距离接触式识别。典型应用：公交卡、身份证、食堂餐卡一、射频识别技术（RFID）有源RFID有源RFID通过电源供电而主动向射频识别阅读器发送信号。它的体积相对于其他两类RFID产品而言稍大，但是拥有较长的传输距离和较高的传输速度。特点：具备自身供电能力，可以主动发送信号。传输距离远，通信距离可达数百米。能够同时识别多个电子标签，适用于远距离、多目标的识别场景。典型应用：高速公路电子不停车收费系统一、射频识别技术（RFID）半有源RFID半有源RFID是对无源RFID和有源RFID的优缺点进行综合而研发出的RFID技术，又称低频激活触发技术。它结合了无源RFID的成本低和有源RFID的远距离识别的优点。工作原理通常情况下，半有源RFID处于休眠状态，仅对电子标签中保持数据的部分进行供电，因此维持在低功耗的状态。当电子标签进入射频识别阅读器识别范围后，阅读器先以低频信号激活电子标签使之进入工作状态。激活后，再用正常的高频通信微波与电子标签进行信息传递。特点内部有电池，但不工作时处于休眠状态，降低了能耗。可以在高频信号覆盖范围内，在不同位置安置多个低频激活器用于激活半有源电子标签，实现定位和实时信息采集。适用于需要远距离识别和定位，但又希望降低成本的场景。典型应用：工厂生产线、仓储管理、动物园动物追踪一、射频识别技术（RFID）RFID分类根据供电形式分类无源标签

公交卡、银行卡、门禁卡、二代身份证有源标签

远距离自动识别领域半有源标签

食品、医疗领域根据可读写性分类可读写标签如电话标签、信用标签等。可以存储用户的个人信息、账户余额等数据一次写入多次读出标签产品追溯记录产品的生产日期、批次号等信息只读标签门禁根据工作频率分类低频30-300kHz

门禁控制、煤气表等高频3M-30MHz校园卡、

电子车票、电子身份证、小区物业管理等超高频300MHZ~3GHZ供应链管理、生产线自动化、航空包裹管理等一、射频识别技术（RFID）微波

3GHZ~30GHZ

自动收费系统、公路车辆识别等频段名称频段典型工作频率技术特点低频30kHz-300kHz125KHz133KHz优点：1.金属或液体对标签影响较小。2.低频系统非常成熟。3.读写设备的价格低廉。缺点：1.读取距离短。2.无法同时进行多标签读取。3.信息量较低。低频

RFID典型应用低频

RFID动物芯片老旧门禁系统频段名称频段典型工作频率技术特点高频3MHz—30MHz13.56MHz优点：1.对非金属、液体环境影响较小，穿透性优于超高频2.高频系统技术成熟，全球通用标准完善3.支持多标签同时读取，数据传输速率远高于低频4.标签存储容量更大，支持加密与复杂数据交互，读写设备成本适中缺点：1.读取距离中等（通常1cm-1m）2.金属环境会显著衰减信号，需规避金属遮挡3.远距离场景下性能弱于超高频RFID高频

RFIDNO.888888电子借书卡

校园一卡通电子身份证典型应用高频

RFID频段名称频段典型工作频率技术特点典型应用超高频300M-3GHz433MHz,860～960MHz优点：读取速度快，

距离远。缺点：穿透性差，不能通过许多材料，特别是水、

灰尘、雾等悬浮颗粒物质。供应链管理。生产线自动化。

航空包裹管理。集装箱管理。微波3-30GHz2.45GHz,5.8GHz电子不停车系统。井下人员定位系统。超高频和微波(二)RFID具体工作流程RFID电子标签附着在需要识别的物体上，当带有电子标签的被识别物通过阅读器可读范围时，阅读器自动以非接触的方式读取电子标签中的信息，从而实现自动识别物品或自动收集物品标志信息的功能。一、射频识别技术（RFID）(二)RFID识别工作原理4.阅读器接收天线接收到从电子标签发送来的含有数据信息的载波信号，对接收到的信号进行解调、解码后送到后台系统进行处理。1.阅读器通过其发射天线发射射频信号，并产生一个电磁场区域作为工作区域。2.当相应的电子标签进入这个电磁场区域时，电子标签就在空间耦合的作用下产生感应电流给自身电路供能，此后电子标签就被激活开始工作。3.电子标签被激活后，内部存储控制模块将存储器中的数据信息调制到载波上并通过标签的发射天线发送出去。5.后台系统首先判断该标签的合法性，然后根据预先的设定做出相应处理和控制，然后发送指令信号进行其他操作。一、射频识别技术（RFID）(1)可以有效管理动植物，提高生产效率园林花木市场，当林木进场时，用绳索将标签绑在林木上，写入林木的详细信息，包括品名、产地、茎宽、高度、价格等。随着林木的生长，每次测量更新数据时，只需用手持设备在标签里更改信息，并上传到服务器。（三）RFID在农业中的优势(2)可以追溯产品来源，确保农产品品质。RFID可以帮助企业实现产品溯源，解决供应链难题，提升市场竞争力，改善仓储管理问题，实现自动化盘点，为管理和决策提供依据。（三）RFID在农业中的优势主流是超高频(3)可以进行实时监控，提高经营效率（三）RFID在农业中的优势1.畜禽产品安全性生产监控RFID在农业物联网中的典型应用十多年来，全球动物疫情不断爆发，如疯牛病、口蹄疫、禽流感等，不仅造成巨大的经济损失，而且给人类健康和生命安全带来严重威胁。为此，许多国家将RFID技术应用于动物跟踪与识别，以增强动物性食品溯源机制。目前，RFID已经应用于多种农产品生产的跟踪。比如在牛耳朵里面嵌入RFID电子标签，统计牛的喂养情况、运动情况和健康状况等信息，并自动存储于数据库，实现养牛全程、全数据管理。（四）RFID应用2.动物鉴别与跟踪RFID在农业物联网中的典型应用依据标签外形及佩戴方式，动物电子标签可分为项圈式、耳牌(标)式、注射式和药丸式等。植入式动物标签动物耳标动物脚环植入式动物标签注射器（四）RFID应用3.精细农业生产RFID在农业物联网中的典型应用利用电子标签或传感器自动记录田间影响与土壤、小气候、作物情况，记录田间管理情况、化肥农药施用情况等（四）RFID应用3.精细农业生产RFID在农业物联网中的典型应用存储农作物的信息(1)农田种植：应用

RFID进行田间管理，自动保存田间环境温度、土壤酸碱度、风速风向、日照量、降水量等农田气候信息，详细记录农产品的成长足迹。（四）RFID应用3.精细农业生产RFID在农业物联网中的典型应用(2)畜禽养殖：RFID牛个体识别技术使用项圈式标签，当牛进入自动称重车时，标识牛的唯一代码会被称重车的阅读器识别，称重车的液位传感器将重量转为数据进行采集，被识别的牛代码和重量会一起通过通信技术被发送到养殖场的服务器上。（四）RFID应用4.农产品流通RFID在农业物联网中的典型应用在农产品上粘贴RFID电子标签，这些标签包含了农产品的产地、生产日期、批次号等信息。当农产品进入供应链的不同环节时，如产地、批发、零售等，RFID阅读器会自动读取标签中的信息，并将这些信息贯穿整个商品流通链条。这样，你就可以随时追踪农产品的流向和状态，确保它们的安全和质量。同时，RFID技术还可以提高农产品的流通效率，减少库存积压和浪费现象的发生。（四）RFID应用范例一：千岛湖有机鱼身份证RFID在农业物联网中的典型应用在淳安售出的每一条正宗千岛湖淳牌有机鱼身上都绑有一张“身份证”，方便当地市民游客借此分辨真伪。（四）RFID应用范例二：安徽奶牛场RFID技术RFID在农业物联网中的典型应用将电子耳标识读器安装在挤奶台的通道入口处，佩戴电子耳标的奶牛进入通道时，会被识读器自动识别耳标的信息，判断奶牛的身份信息，获取奶牛身份、判断哪头牛进入挤奶场、进入的数量多少，减少人工点数耗时问题。（四）RFID应用范例三：蔬菜农产品一物一码可追溯系统（四）RFID应用RFID在农业物联网中的典型应用RFID自动识别的优势：1.快速扫描2.体积小型化、形状多样化3.抗污染能力和耐久性4.可重复使用5.穿透性和无屏障阅读6.数据的记忆容量大7.安全性RFID技术通过非接触式进行数据读取，这一共性使得两种技术在物联网应用中得到了很大的推广与发展。相似处区别处原理不同，技术差异较大。RFID基于射频技术实现，数据“不可视”；条码数据“可视”。RFID远距离识别、批量读取、数据存储量大;条码技术则以其成本低廉、实施简便。RFID技术与条码技术的对比一维条形码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记，“条”指对光线反射率较低的部分，“空”指对光线反射率较高的部分，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。二、一维条码模

构成条码的基本单位是模块，模块是指条码中最窄的条或空，模块的宽度通常以毫米或mil（千分之一英寸）为单位。构成条码的一个条或空称为一个单元，一个单元包含的模块数是由编码方式决定的

有些码制中，如EAN码，所有单元由一个或多个模块组成；而另一些码制，如39码中，所有单元只有两种宽度，即宽单元和窄单元，其中的窄单元即为一个模块。EAN码39码一维条码的结构一维条码的结构信号整形条形码扫描系统译码探测器放大信号滤波波形整形译码器计算机光学系统条码扫描器的光源，发出光线照亮条码，白色部分（空）反射光强，黑色部分（条）反射光弱光电转换器接收反射回来的光信号；光信号转换为电信号，电信号微弱，需增强，进行信号放大与整形（将模拟信号转换为数字信号（0和1））；译码器解读条码内容，测量0和1的数量判别“条”和“空”的数目，测量0和1的持续时间判别“条”和“空”的宽度，转换为数字、字符信息，供计算机系统识别一维条码的识读原理1920’,Kermode发明了最早的条码。他的想法是在信封上做条形码标记，条形码中的信息是收信人的地址，就象今天的邮政编码。为此Kermode发明了最早的条形码标识，设计方案非常的简单，即一个“条”表示数字“1”，二个“条”表示数字“2”，以次类推。公牛眼20世纪40年代，称作“公牛眼”条码。伍德兰德和西尔沃提出1959年申请专利伍德兰德和费伊赛尔申请条码专利，该条码设计采用了7段平行条构成的方式来表示数字0~9。“公牛眼”条码和“七段平行线”条码一维条形码起源

一个完整的条码的组成次序依次为：空白区（前）、起始符、数据符、（中间分隔符，主要用于EAN码）、校验符、终止符、空白区（后）（一）一维条码的组成

一维条码数据容量约为30个字符左右，只能包含字母和数字。

广泛用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通等领域。主要包括：（1）商品条码：包括EAN码和UPC码等（2）物流条码：包括128码、ITF码、三九码、库德巴(Codabar)码等（二）一维条码的分类

商品编码：指用一组阿拉伯数字标识商品的过程，这组数字称为商品代码。

商品编码原则：（1）惟一性（2）无含义（3）永久性

)

)

)●)))商品编码

唯一性原则>对同一商品项目的商品必须分配相同的商品标识代码。基本特征相同的商品视为同一商品项目，基本特征不同的商品视为不同的商品项目。>商品的基本特征一旦确定，只要商品的一项基本特征发生变化，就必须分配一个不同的商品标识代码。例如，某个服装企业将商标、品种、款型、面料、颜色作为服装的五个基本特征项，那么只要这五个基本特征项中的一项发生变化，就必须分配不同的商品标识代码来标识商品商品编码

无含义原则>商品标识代码中的每一位数字不表示任何与商品有关的特定信息。>厂商在编制商品项目代码时，最好使用无含义的流水号，即连续号。这样能够最大限度地利用商品项目代码的编码容量。

稳定性（永久性）原则>商品标识代码一旦分配，商品的基本特征没有发生变化，就应保持不变。>当商品项目的基本特征发生了明显的、重大的变化，就必须分配一个新的商品标识代码。商品编码UPC码在亚马逊中的重要性每个亚马逊UPC码都是唯一的，在上传产品时，大部分产品是需要卖家必须填写的一项；一个sku对应一个upc。.UPC码(UniversalProductCode)是最早大规模应用的条码，其特性是一种长度固定、连续性的条码，主要在美国和加拿大使用，由于其应用范围广泛，故又被称万用条码。UPC码仅可用来表示数字，故其字码集为数字0~9。标准版的UPC12的编码结构为：系统码(1位)+厂商码(5位)+商品码(5位)+校检码(1位).UPC码商品条码是用来表示UCC-12商品标识代码的条码符号，是由美国统一代码委员会（UCC）制定的一种条码码制.每个字码皆由7个模组组合成，其逻辑值可用7个二进制数字表示。例如逻辑值0001101代表数字1，逻辑值0为空白，1为线条，故数字1的UPC-A码为粗空白(000)-粗线条(11)-细空白(0)-细线条(1)。从空白区开始共113个模组，每个模组长0.33mm，条码符号长度为37.29mm。版本应用对象格式UPC-A通用商品SXXXXXXXXXXCUPC-B医药卫生SXXXXXXXXXXCUPC-C产业部门XSXXXXXXXXXXCXUPC-D仓库批发SXXXXXXXXXXCXXUPC-E商品短码XXXXXX注：S－系统码X－资料码C－检查码1.UPC码1.UPC码39码和128码是企业内部定义码，可以根据需要确定条码的长度和信息，编码的信息可以是数字，也可以包含字母，主要应用于工业生产线、图书馆管理领域。39码是目前用途最广泛的一种条码，可以标识数字、英文字母及44个符号。39码128码2.39码和128码一种类似于39码的条码，其密度较高，能够替代39码。AB1234563.93码只能表示数字0－9，长度可变，条形码呈连续性，所有条与空都表示代码，第一个数字由条开始，第二个数字由空组成，应用于商品批发、仓库、机场、生产（包装）识别、商业中，条形码的识读率高，可用于固定扫描器的可靠扫描，在所有一维条形码中的密度最高。同其它码相比，如果标签大小以及位数相同，交叉25码的窄条宽度更宽。因此即使打印机的打印质量不好。也可以打印交叉25码。不仅如此，更宽的窄条可以允许从远距离读取条码。4.交叉25码应用于血库、图书馆、包裹等的跟踪管理，它可以显示不同的起始符和终止符条码，或者不显示。5.CodabarISBN是为识别图书或其他相关出版物题名或版本而设计的国际标准代码，用于图书管理，由EAN码变身而来。6.ISBNISBN978-7-121-24235-0中，978表示图书，7代表中国，121是出版社代码，24235为书序码，0是校验码。

EAN是欧洲物品条码（European

Article

NumberBarCode）的英文缩写，是以消费资料为使用对象的国际统一商品代码。

只要用条形码阅读器扫描该条码，便可以了解该商品的名称、型号、规格、生产厂商、所属国家或地区等丰富信息。

EAN条码字符包括0~9共10个数字字符，但对应的每个数字字符有三种编码形式——左侧数据符奇排列、左侧数据符偶排列以及右侧数据符偶排列。这样十个数字将有30种编码，数据字符的编码图案也有30种。7.EAN码前缀码由1～3位数字(X13X12X13X12X11)组成，是EAN分配给国家(或地区)编码组织的代码。前缀码由EAN统一分配和管理.EAN-13标准码共13位数。其中，国家代码1-3位，厂商代码4-7位，产品代码8-12位，以及检查码第13位。EAN-13码的结构与编码方式如图所示。7.EAN码前缀码编码组织所在国家（或地区）/应用领域前缀码编码组织所在国家（或地区）/应用领域00～13美国和加拿大628沙特阿拉伯20～29店内码629阿拉伯联合酋长国30～37法国64芬兰380保加利亚690～695中国383斯洛文尼亚70挪威385克罗地亚729以色列40～44德国740危地马拉45、49日本741萨尔瓦多 厂商识别代码由4～6位数字组成，由中国物品编码中心负责分配和管理，编码中心有责任确保每个厂商识别代码在全球范围内的唯一性。

前缀码并不代表产品的原产地，而只能说明分配和管理有关厂商识别代码的国家(或地区)编码组织。7.EAN码

商品项目代码由3～5位数字组成，由厂商负责编制。

由于厂商识别代码是由中国物品编码中心统一分配、注册，因此，在使用同一厂商识别代码的前提下，厂商必须确保每个商品项目代码的惟一性。

在我国，EAN-13代码分三种结构，当X13X12X11为690、691时，采用结构一；为692、693时，采用结构二，其余为结构三结构种类国别+厂商识别代码商品项目代码校验码结构一X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1结构二X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1结构三X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X17.EAN码

左侧空白区：位于条码符号最左侧与空反射率相同区域，其最小宽度为11个模块宽。

起始符：位于条码符号左侧空白区右侧，表示信息开始的特殊符号，由3个模块组成。

左侧数据符：位于起始符右侧，表示6位数字信息一组条码字符，由42个模块组成。

中间分隔符：位于左侧数据符的右侧，是平分条码字符的特殊符号，由5个模块组成。

右侧数据符：位于中间分隔符右侧，表示5位数字信息的一组条码字符，由35个模块组成。

校验符：位于右侧数据符的右侧，表示校验码的条码字符，由7个模块组成。

终止符：位于条码符号校验符的右侧，表示信息结束的特殊符号，由3个模块组成。

右侧空白区：位于条码符号最右侧的与空的反射率相同的区域，其最小宽度为7个模块宽。7.EAN码(1)尺寸小。相比于其他编码方式，一维条码不论长度还是宽度都比较小，占用空间较少。使得条码可以在有限的空间内承载更多信息，适用于各种商品的标识和扫描。(2)容量大。通过一维条码可以编码的字符种类丰富，包括数字、字母、符号等。而且一维条码的长度可以根据需要进行调整，从而容纳更多的字符。因此，一维条码可以编码的信息量较大，可以满足不同行业的需求。(3)可读性高。一维条码的解码算法相对简单，机器可以迅速准确地读取条码上的信息。无论是手持扫描枪还是条形码阅读器，都可以轻松读取一维条码。这种可读性高的特点使得一维条码在零售、物流、仓储等领域得到广泛应用。(4)成本低。一维条码的制作和打印成本相对较低，可以使用普通的打印设备和材料进行制作，而且一维条码的解码设备价格也较为低廉。这种成本低的特点使得一维条码成为一种广泛采用的编码方式。（三）一维条码的特点三、二维码二维码是一种比一维码更高级的条码格式。一维码：在一个方向（一般是水平方向）上表达信息；只能由数字和字母组成。二维码：水平和垂直方向都可以存储信息；二维码能存储汉字、数字和图片、声音等信息（一）二维码技术三、二维码实际上，二维码的编码和解码与一维码没有本质区别，只是在信息量和实现方式上发生了一些变化，从而引起了其他方面的一些变化，如码的容量、精度和数据安全性等。二维码是在条形码的基础上，在两个方向上进行的编码和解码。二维条码是用某种特定的几何图形，按一定规律在平面二维方向上分布的黑白相间的图形记录数据符号信息，这极大地增大编码的容量，很好地解决一维码容量不足和编码加密机制过于简单的问题，从而增强了条码的容量和加密功能并拓展了它的应用范围。（一）二维码技术一维条码的宽度记载着数据，而其长度没有记载数据。二维条码的长度、宽度均记载着数据。二维码有一维条码没有的“定位点”和“容错机制”。定位点使其能够识别旋转过的图形，容错机制在即使没有辨识到全部的条码、或是说条码有污损时，也可以正确地还原条码上的信息。（一）二维码技术1.按结构分类二维码可以分为行排式二维码和矩阵式二维码。(1)行排式二维码又称为堆积式二维码或层排式二维码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成两行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的一些特点，识读设备和条码印刷与一维条码技术兼容。在矩阵空间相应位置上用黑白像素点表示二进制“1”和“0”,由像素点的排列组成代码，但由于行数的增加，需要对行进行判定，其译码算法和软件也不完全相同于一维条码。具有代表性的行排式二维码为Code49、Codel6K、PDF417码等。（二）二维码的分类三、二维码PDF417CODE49CODE16K二维条形码每一个字符由4个条和4个空构成。如果将条形码的最窄条或空称为一个模块，则上述的4个条和4个空的总模块数一定维17，所以称417码。常用语证件和卡片。（2）2.5.1常见的二维码种类PDF417码(2)矩阵式二维码又称为棋盘式二维码，是在一个矩形空间通过黑白像素在矩阵中的不同分布进行编码的。在矩阵相应元素位置上，用点(方点、圆点或其他形状)表示二进制“1”,空表示二进制的“0”,点的排列组合确定了矩阵式二维码所代表的意义。矩阵式二维码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维码为MaxiCode、QR码、DataMatrix等。（二）二维码的分类三、二维码QR码是由日本电装(Denso)公司于1994年9月研制的一种矩阵二维码符号，QR码除具有一维条码及其它二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种文字信息、保密防伪性强等优点。普通的一维条码只能在横向位置表示大约20位的字母或数字信息，无纠错功能，使用时候需要后台数据库的支持，而QR码二维条码是横向纵向都存有信息，可以放入字母、数字、汉字、照片、指纹等大量信息，相当一个可移动的数据库。Code(2DCode)ContainsdataContainsdataContainsdataContainsnodataQRCodeBar快速矩阵二维条码口QR码比其他二维码相比，具有识读速度快、数据密度大、占用空间小的优势。QR码的三个角上有三个寻象图形，使用CCD识读设备来探测码的位置、大小、倾斜角度、并加以解码，实现360度高速识读。口每秒可以识读30个含有100个字符QR码。QR码容量密度大，可以放入2108个汉字、7089个数字、4296个英文字母。QR码用数据压缩方式表示汉字，仅用13bit即可表示一个汉字，比其他二维条码表示汉字的效率提高了20%。口QR具有4个等级的纠错功能，即使破损或破损也能够正确识读。QR码抗弯曲的性能强，即使将QR码贴在弯曲的物品上也能够快速识读。ABCDEFCHI,KLHNOPCRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLNNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLNHOPQRSTUVWXYZ01234567890123456789012345678901234567890123456789ABCDEFGHIJKLNNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLYNOPCRSTUWHXYZABCDEFCHI,KLNNOPCRSTUVMXYZO1234587890123458789012345678901234567890123456789ABCDEFGHIJKLNNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJXLNNOPQR300个字符或数字被编进这样大小的QR码里面同样的数据只有条码的十分之一大小6789012345251快速矩阵二维条码每个QR码符号由名义上的正方形模块构成，组成一个正方形阵列，它由编码区域和包括寻象图形、分隔符、定位图形和校正图形在内的功能图形组成。功能图形不能用于数据编码。符号的四周由空白区包围。下图为QR码版本7和版本1符号的结构图。QR码编码原理版本1版本745模块45模块版本7QR码符号共有40种规格，分别为版本1、版本2……版本40。版本1的规格为21模块×21模块，版本2为25模块×25模块，以此类推，每一版本符号比前一版本每边增加4个模块，直到版本40，规格为177模块×177模块。

数据和纠错码字

格式信息及其纠错码

版本信息及其纠错码

剩余位25模块21模块21模块525模块9版本1版本295QR码编码原理寻象图形包括三个相同的位置探测图形，分别位于符号的左上角、右上角和左下角。每个位置探测图形可以看作是由3个重叠的同心的正方形组成，它们分别为7x7个深色色模块、5x5个浅模块和3x3个深色模块。如下图所示，位置探测图形的模块宽度比为1：1：3：1：1。符号中其他地方遇到类似图形的可能性极小，因此可以在视场中迅速地识别可能的QR码符号。识别组成的寻象图形的三个位置探测图形，可以明确地确定视场中符号的位置和方向，即帮助解码时进行定位的图案，用户在扫描时不需要对准，无论任何角度数据都可以正确读取。AB模块模块模块A:3B:5C:71:1:3:1:1CQR码编码原理

分隔符在每个位置探测图形和编码区域之间有宽度为1个模块的分隔符，它全部由浅色模块组成。

定位图形水平和垂直定位图形分别为一个模块宽的一行和一列，由深色浅色模块交替组成，其开始和结尾都是深色模块，作用是区分功能图形和编码区域。QR码编码原理

校正图形每个校正图形可看作是3个重叠的同心正方形，由5×5个的深色模块，3×3个的浅色模块以及位于中心的一个深色模块组成。校正图形的数量视符号的版本号而定，在模式2的符号中，版本2以上（含版本2）的符号均有校正图形。主要用于QR码形状的矫正，特别是QR码印刷在不平坦的面上或拍照时发生畸变时，校正图形可确保QR码能被正确识别。

空白区为了便于识别而存在，空白区为环绕在符号四周的4个模块宽的区域，其反射率应与浅色模块相同。QR码编码原理具有纠错能力，即使图形破损了一部分也可以被成功读取。根据不同的纠错水平可以有7%~30%的面积破损仍可以被修正。不过同时容错率设定越高，二维码的面积就越大。QR码三、二维码被读类业务平台将二维码通过彩信发到用户手机上，用户持手机到现场，通过二维码机具扫描手机进行内容识别。作为交易或身份识别的凭证来支撑各种应用。主读类业务用户在手机上安装二维码客户端，使用手机拍摄并识别媒体、报纸等上面印刷的二维码图片，获取二维码所存储内容并触发相关应用。用户利用手机拍摄包含特定信息的二维码图像，通过手机客户端软件进行解码后触发手机上网、名片识读、拨打电话等多种关联操作，以此为用户提供各类信息服务。2.按业务形态分类二维码根据业务形态不同可分为被读类和主读类两大类。（二）二维码的分类2005年，中国自行研发的汉信码，对汉字有很强的表示能力。1980年代后期，美国快递公司UPS压法的Maxicode。其他二维码汉信码码图结构三、二维码(1)高密度编码，信息容量大通过利用垂直方向的堆积来提高条码的信息密度，无须事先建立数据库，真正实现了用条码对信息的直接描述，可容纳多达1850个大写字母或2710

个数字或1108个字节，或500

多个汉字，比普通条码信息容量高几十倍。(2)编码范围广可以对图片、声音、文字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可以表示图像数据。(3)容错能力强，具有纠错功能即使因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以进行正确识读，损毁面积达30%仍可恢复信息。（三）二维码的特点(4)译码可靠性高比普通条码译码错误率(百万分之二)要低得多，误码率不超过千万分之一。(5)可引入加密措施可以先用一定的加密算法将信息加密，再用二维码标识。在识别二维码时，再加以一定的解密算法，便可以恢复所标识的信息。(6)成本低，易制作，持久耐用仅需要一张贴纸和构造相对简单的光学扫描仪，就可以完成编写和识别。(7)条码符号形状、尺寸大小比例可变(8)效率高条码的读取速度很快，相当于每秒40个字符。（三）二维码的特点（四）二维码的应用情况(1)商品营销

二维码可以作为商品营销的一种工具，将其印刷在商品包装上或者与广告搭配，用户扫描二维码即可获取相关商品的详细信息，如价格、促销活动等，方便快捷。(2)支付结算

二维码支付是一种新型的电子支付方式，消费者只需要扫描商家提供的二维码，即可完成支付，比传统的支付方式更加便捷和安全。现阶段，微信支付和支付宝支付是二维码支付领域的主要支付方式。三、二维码（四）二维码的应用情况(3)身份证明

二维码可以作为一种身份识别的工具，将个人信息编码在二维码中，扫描即可识别身份并进行相关操作。可用于门禁系统、会议签到、机场管制等。(4)网络安全

二维码可以作为一种网络安全的保障工具，在各类账户登录、密码重置、验证等过程中，扫描二维码可以提高安全性和准确性。(5)公共交通

二维码可以用于公共交通，提高了乘客购票和乘车的便利性。三、二维码四、卫星导航定位技术PART07全球卫星导航系统（GNSS）美国全球定位系统（GPS）：从上世纪70年代开始研制，历时20余年，于1994年全面建成俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）：从1978年开始研制，1982年开始发射导航卫星，自1982年至1987年共发射了27颗试验卫星，于1996年完成整个卫星导航系统的部署，该系统于2007年开始运营，当时只开放了俄罗斯境内卫星定位及导航服务，到2009年，其服务范围已经拓展到全球欧盟伽利略卫星导航系统（Galileo）：2008年投入使用，2013年全面运转。中国北斗卫星导航系统（BDS）：中国于2003年建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；2020年建成北斗三号系统，向全球提供服务。四、卫星导航定位技术美国国防部研制和维护的中距离圆形轨道卫星导航系统，可以为地球表面绝大部分地区提供准确的定位。当下民用的GPS精度也可以达到10米。在研究中，卫星导航系统精度极限可达2.5米；在海上卫星导航系统精度更是已达到至3cm级别，但在卫星数较少、卫星分布较差的区域，定位精度较差或无法定位。（一）全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）于1973年开始研制，1978年首次发射，1995年投入使用。1.全球定位系统（GPS）的简介•宇宙空间部分

24颗工作卫星•地面监控部分（全部在美国境内）

1个主控中心（另有1个备用） 4个专用地面天线 6个专用监视站•用户设备部分

GPS接收机

GPS系统主要由空间部分、地面控制部分和用户接收设备三部分构成2.全球定位系统（GPS）的组成①太空卫星部分2.全球定位系统（GPS）的组成2.全球定位系统（GPS）的组成①太空卫星部分为GPS使用的卫星共有24颗，其中21颗为工作卫星，3颗为备用卫星。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上，即每个轨道面上有4颗卫星。最少只需其中4颗卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度，所能联接到的卫星数越多，解码出来的位置就越精确。（一）全球定位系统（GPS）2.全球定位系统（GPS）的组成②地面监控部分（主要由1个主控站、4个注入站和6个监测站组成）GPS卫星在太空中高速飞行，其轨道位置会受到多种因素的影响而发生变化，如地球的非球形形状、大气阻力、太阳和月球的引力等。这些因素都会导致卫星轨道的微小变化，如果不进行及时修正，将严重影响定位精度。监测站网连续跟踪卫星的轨道位置，并将数据发送至主控站。主控站可以计算出校正数据，是整个地面监控系统的管理中心和技术中心。注入站注入校正数据到卫星上，从而保持卫星轨道位置的准确性。注入站目前有4个，注入站同时也是监测站，另外还有2处监测站，故监测站目前有6个。（一）全球定位系统（GPS）2.全球定位系统（GPS）的组成③用户设备用户设备为GPS接收机，主要作用是从GPS卫星收到信号并利用传来的信息计算用户的三维位置及时间。（一）全球定位系统（GPS）(1)以距离为基本观测量，进行测距空间交会定点。(2)提供精密的全天候位置、速度和时间信息。(3)能够进行连续的、实时的三维定位。3.全球定位系统（GPS）的特点4.全球定位系统（GPS）的工作原理GPS实施的是“到达时间差”(时延)的概念；利用每颗GPS卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。GPS卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供GPS接收机接收。由于传输的距离因素，接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟，通常称之为时延，因此，也可以通过时延来确定距离。（一）全球定位系统（GPS）4.全球定位系统（GPS）的工作原理卫星导航原理：卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。（一）全球定位系统（GPS）为什么需要四颗卫星？GPS定位原理

然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。

GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。 GPS定位原理4.全球定位系统（GPS）的工作原理→简单原理GPS定位系统通过用户手中的GPS接收机来完成位置的计算。如果当前能够接收到多个卫星发出的信号，那么就可以根据信号中卫星的位置以及卫星到GPS接收机的距离来大致计算出用户的位置。所能接收到的卫星数量越多，计算出来的位置也越精确。（一）全球定位系统（GPS）（1）全球定位系统（GPS）→误差来源GPS在定位过程中会出现各种误差。根据误差来源可分为3类：与卫星有关的误差、与信号传播有关的误差及与接收机有关的误差。这些误差对GPS定位的影响各不相同，且误差的大小还与卫星的位置、待定点的位置、接收机设备、观测时间、大气环境以及地理环境等因素有关。→优点与应用GPS系统有着许多优点：讯号穿透性强，纵使天气不佳仍能保持相当的讯号强度。覆盖率高达98%。定位精度高、可移动定位。应用在载具导航、车辆防盗、精准农业、交通调度等方面。（一）全球定位系统（GPS）（2）辅助全球定位系统（AGPS）辅助全球卫星定位系统（AssistedGlobalPositioningSystem，AGPS）是一种在一定辅助配合下进行GPS定位的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，配合传统GPS卫星，让定位的速度更快。一般GPS使用太空中的24颗人造卫星来进行三角定位。AGPS则利用手机基站的信号，辅以连接远程服务器的方式下载卫星星历，可再配合传统的GPS卫星接受器，让定位的速度更快。（一）全球定位系统（GPS）（3）短距离无线定位技术短距离无线定位技术，如Wi-Fi定位、RFID定位等由于成本低、精度高、使用广泛等优势，适合于室内环境定位，近期在物联网定位应用中得到广泛关注。短距离无线定位的原理通常是根据终端接收到的多个信号源的信号强度和已知的信号源位置信息通过计算得出定位结果，信号越多，定位越准确。因此，可以通过提高信号源节点的密度来提高定位准确度。尤其在物联网中，RFID得到广泛使用，更为短距离定位技术的应用创造了条件（一）全球定位系统（GPS）5.全球定位系统（GPS）定位方法分类(1)按参考点的不同位置划分。GPS由于考虑到大气层、水雾电离层等对定位精度的干扰，通常在定位过程中有多种定位方式，如绝对定位、相对定位等。绝对定位即通过导航定位卫星测定接收机在协议地球坐标系中相对于协议地球质心的位置，也称为单点定位。这里将协议地球质心和参考点看作相互重合。GPS定位所采用的协议地球坐标系为WGS-84坐标系。适用于需要快速获取大致位置信息的场景，如车载导航、手机定位等。相对定位即利用多于两台接收机检测被测点在协议地球坐标系中至确定地面参考点之间的方位距离信息，即测定已知参考点到被测点的坐标增量。由于相对定位法能够消除星历误差和大气折射误差，因此相对定位的精度远高于绝对定位的精度。适用于需要高精度定位的场景，如地质勘探、工程测量、航空航天等。（一）全球定位系统（GPS）5.全球定位系统（GPS）定位方法分类(2)按用户接收机作业时所处的状态划分。根据工作过程中接收机运动状态的不同，GPS定位方法可分为静态定位和动态定位两种。静态定位过程中，接收机在整个工作过程中始终保持在测站点位置并固定不动，比如地质勘探、工程测量等。动态定位过程中，接收机处于运动状态，比如车辆导航、船舶航行等。（一）全球定位系统（GPS）6.全球定位系统（GPS）的应用(1)陆地应用主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等。(2)海洋应用包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等。(3)航空航天应用包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。（一）全球定位系统（GPS）1960年，俄罗斯军方确认需要一个卫星无线电导航系统用于规划新一代弹道导弹的精确导引。1976年，苏联颁布法令建立GLONASS。1982年10月12日第一颗GLONASS卫星发射升空。1995年初有16颗卫星在轨，同年进行的三次成功发射，又将9颗卫星送入轨道，至此GLONASS已经完成了24颗工作卫星加1颗备用卫星的布局。经过数据加载、调整和检验，于1996年1月18日完成整个卫星导航系统的部署。该系统于2007年开始运营，当时只开放了俄罗斯境内卫星定位及导航服务，到2009年，其服务范围已经拓展到全球，主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度等信息。1.GLONASS的简介（二）GLONASS1.GLONASS的简介GLONASS卫星轨道由3个相互之间间隔相同夹角120°、倾角64.8°的椭圆轨道组成。每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。卫星离地面高度为19100km,绕地运行周期约11.25h,轨迹重复周期8天，轨道同步周期17天。GLONASS覆盖了俄罗斯联邦全境的100%和地球的70%，距离精度为（5～15）m（二）GLONASS1.GLONASS的简介那么，GLONASS卫星与GPS卫星有什么不同呢？其中一点很重要的就是它们的轨道倾角。由于GLONASS卫星与GPS卫星相比有更大的轨道倾角，所以其在50°以上的高纬度地区的可视性较好。（二）GLONASS1.GLONASS的简介每颗GLONASS卫星都安装有高精度的原子钟，以期为卫星提供准确时标，同时为相关星载设备提供同步信号。星载计算机分析处理从地面控制站发送来的数据信号，并生成导航电文发送回用户。导航电文包括星历参数，星钟相对于GLONASS时的偏移值，时间标记，GLONASS历书。（二）GLONASS2.GLONASS的组成由卫星星座、地面支持系统和用户设备三部分组成。卫星星座：24颗卫星均匀分布在3个椭圆轨道平面上，这3个轨道平面两两相隔120°,同平面的卫星之间相隔45°,保证地球上任何地点、任何时间均至少可以同时观测到5颗卫星。地面支持系统：由系统控制中心、中央同步器、遥测遥控站和外场导航控制设备组成。系统控制中心在莫斯科，遥测遥控站在俄罗斯其他地区。用户设备：能接收卫星发射的导航信息。根据GLONASS卫星接收到的信号计算得出导航卫星速度和星站伪距，同时接收并处理导航卫星发送的导航电文。接收机对接收到的数据进行计算分析并得到位置坐标、速度矢量和时间。（二）GLONASS3.GLONASS存在的问题(1)早期GLONASS受资金、技术限制，卫星工作寿命较短（早期仅3年左右，远低于GPS的8-10年），导致在轨卫星数量不足、系统服务连续性不稳定；虽经迭代升级，卫星寿命提升至7-10年、完成24颗全球组网，但系统整体可靠性仍弱于GPS。(2)受市场规模、产业链影响，GLONASS专用用户设备发展缓慢，早期设备存在体积大、笨重、成本高、功耗大等问题；虽近年有所改善，但终端品类、普及度、性价比仍远低于GPS/北斗，农业等民用场景应用受限。(3)GLONASS采用频分多址（FDMA）

技术，每颗卫星使用独立频率发射信号，与GPS/北斗的码分多址（CDMA）不同，导致用户接收机需要更复杂的频率综合器，硬件设计难度更高、成本更高，不利于终端小型化、低成本化。(4)若开发GPS/GLONASS双系统兼容接收机，需解决两大核心问题：①

时间系统差异（GPS采用GPS时，GLONASS采用莫斯科标准时）；②

坐标系统差异（GPS采用WGS-84，GLONASS采用PZ-90），需额外做时间同步、坐标转换，增加了终端开发复杂度。（二）GLONASS1.GALILEO的简介继美国的GPS及俄罗斯的GLONASS后，由欧盟建立的伽利略卫星导航系统(GALILEO)成为第三个可供民用的全球卫星导航系统。GALILEO是欧洲提出的以意大利天文学家伽利略(Galileo)名字命名的一种全球卫星导航系统，是欧洲自主独立建立的全球多模式卫星导航系统。“伽利略计划”的酝酿开始于1990年，欧洲航天局(ESA)决定研制全球卫星导航系统(GNSS)。该计划分为两个阶段：第一阶段是建立一个与GPS、GLONASS以及三种区域增强系统均能相容的第一代全球卫星导航系统(GNSS-1)。第二阶段是建立一个完全独立于GPS和GLONASS的第二代全球卫星导航系统(GNSS-2),也就是现在所谓的GALILEO。作为“欧洲版GPS”,GALILEO可以提供导航、定位、授时等基本服务，搜索与救援等特殊服务，并应用于陆地车队运输调度、铁路安全运行调度、精准农业等领域。（三）GALILEO2.GALILEO的组成GALILEO由30颗卫星(27颗工作卫星和3颗备用卫星)和两个地面控制中心组成。卫星轨道高度约24000km,位于3个中高度轨道平面内。1999年欧盟首次公开“伽利略计划”,目的是摆脱欧洲对GPS的依赖，打破其垄断。GALILEO能够为欧盟成员国和中国的公路、铁路、空中和海洋运输等提供精度达到1m的定位导航服务，从而打破美国独霸全球卫星导航系统的格局。GALILEO作为全球第一个基于民用建设的导航系统，正式投入运行以来，使用户可以通过多制式的地面接收机，观测并接收到更多的导航定位卫星发送的数据，从而显著提高用户定位精度。全球范围内多套卫星导航系统并存，可以起到相互制约和互补的作用，这也是各国大力发展导航定位产业技术的根本保证。GALILEO能够为民用用户提供高精度的实时定位信息，这个功能是当时其他系统所不具备的。与GPS相比，GALILEO提供的信息更可靠。GPS向其他国家用户提供的定位导航信号，定位精度不高，只能发现地面上长度超过10m的物体，而GALILEO可以观测到长度仅1m的目标。GPS能帮用户找到某条街道，而GALILEO则可帮用户找到家门。（三）GALILEO

卫星定位技术竞相发展的全球卫星导航系统美国GPS

俄罗斯GLONASS

中国北斗

欧盟伽利略北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写为BDS[1-2],与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统2012年12月27日起提供连续导航定位与授时服务。2018年12月27日，北斗系统服务范围由区域扩展为全球，北斗系统正式迈入全球时代！ 北斗导航系统BDS

的发展历史20世纪60年代末开展了卫星导航系统的研制工作。20世纪70年代后期开展了探讨适合国情的卫星导航系统的体制研究1983年“两弹一星”元勋陈芳允提出了利用2颗地球静止轨道卫星与地面系统配合实现

区域定位的设想。1988-

1989年利用现有的2颗C频段通信卫星成功进行了“双星快速导航定位通信系

统”演示实验，证明了系统体制的正确性和可行性。1993年我国进一步开展了双星导航定位系统地面试验。1994年双星导航定位系统经国家批准正式立项。2000年10月31日，中国自行研制的第一颗导航定位卫星“北斗导航试验卫星”(北斗-1A)成功发射。2000年12月21日，第二颗“北斗导航试验卫星”(北斗-1B)成功发射。2003年5月25日，第三颗“北斗导航试验卫星”(北斗-1C)成功发射。2004年北斗导航定位系统正式投入运营。2007年2月3日，第四颗“北斗导航试验卫星”(北斗-1D)成功发射。2007—2012年，陆续发射了14颗北斗二号卫星，将北斗系统的覆盖范围扩大到亚太地区。2015年，中国政府启动了北斗卫星导航系统第三代研发项目，即北斗三号。2015—2020年，成功发射了30颗北斗三号卫星，使北斗系统的全球覆盖成为现实。2020年6月23日，最后一颗北斗三号卫星成功发射，标志着我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统完成全球组网部署。2021—2023年，北斗产品出海，在全球半数以上国家和地区得到应用，出口产品种类更加丰富，应用领域不断拓展。2020年前后我国将建成北斗全球系统向全球提供服务国务院新闻办公皇6月16日发表的《中国北斗卫星导航系统》白皮书撒出

中国北斗卫星导航系统实施“三步走”发展战略建

设

2

族

·

一代：试验系统，区域有源定位·

二代前期：2012年区域无源定位·二代后期(三代，三号):2020年全球服务无源定位我国自行研制的两颗北斗导航试验卫星分别于2000年10月31日和

12月20日从西昌卫星发射中心升空并准确进入预定的地球同步轨

道(东经80°和140°的赤道上空)另一颗备用卫星也被送入预定轨道(东经110.5°的赤道上空)标志着我国拥有了自己的第一代卫星导航系统——BD-1。BDSTAR-1BDSTAR-Ⅱ地面中心站监判气

(中中中北斗用户终端北斗二号北斗一号用户终端

地面中心站北斗卫星导航试验系统组成图“北斗卫星导航试验系统”

系统是由空间卫星、地面控制中心站和北斗用户终端三部分构成。

空间部分包括两颗地球同步轨道卫星

(GEO)

组成。卫

星上带有信号转发

装置，完成地面控

制中心站和用户终

端之间的双向无线

电信号的中继任务。北斗二号北斗一号用户终端

地面中心站北斗卫星导航试验系统组成图用户终端种类定位通信终端：手持、

车载、船载集团用户管理站终端：指挥型差分终端校时终端天线

北斗指挥型用户机监控终端便携型用户机通讯型用户机船载型用户机车载型用户机指挥型用户机与GPS系统不同，所有用户终端位置的计算都是在地面控制中心站完成。因此，控制中心可以保留全部北斗终端用户机的位置及时间信息。同时，地面控制中心站还负责整个系统的监控管理。与GPS

、GLONASS

、Galileo等国外的卫星导航系统相比，-BD-1

的优点：如投资少，组建快；具有通信功能；捕获信号快等。-BD-1的缺点：用户隐蔽性差；无测高和测速功能；用户数量

受限制；用户的设备体积大、重量重、能耗大等。北斗卫星导航试验系统北斗系统建设分“三步走”:第一步，2003年建成北斗导航试验系统，解决我国卫星导航系统有无问题，为我国及周边地区中低动态用户提供快速定位、短报文通信和授时服务第二步，2012年建成区域增强北斗导航定位系统，为我国及周边国家提供稳定的导航、定位、测速和授时服务；第三步，2020年，建成“独立自主、开放兼容、安全可靠、技术先进、突出重点”的北斗全球导航定位系统，开拓国际导航市场北斗建设--全球系统的起源2004年，北斗二号系统区域系统开始建设，我国卫星导航定位系统走向了发展新时期北斗建设--区域系统2012年10月，第16颗北斗导航卫星由长征三号乙运载火箭送入太空，中国北斗卫星导航定位系统(即北斗二号一期工程)完成组网任务，正式跻身世界四大全球卫星导航系统行列，至此，我国卫星导航系统三步走发展战略实现了第二步战略目标。提供开放服务和授权服务开放服务免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/秒授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务信息北斗建设--区域系统自2012年12月27日正式宣布提供服务以来，北斗卫星导航系统已转入系统建设和应用推广并举的新阶段，并逐步拓展到交通运输、气象、渔业、林业、电信、水利、测绘等应用领域北斗三步走发展战略北斗建设--北斗一号

北斗系统功能•短报文通信：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送120-1000个汉字的短报文信息。•精密授时：北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。•定位精度：全球范围水平定位精度优于10米，亚太区域水平定位精度优于5米。•系统容纳的最大用户数：初代北斗一号短报文系统每小时最大服务容量为540000户。北斗卫星导航试验系统已在多个领域发挥了非常重要的作用，包括：测绘、通信、水利、减灾、海事、交通、勘探、森林防火等民用及军事方面！①田间变量信息定位采集农田信息在空间分布上存在差异性，因此采集时要同时测量采样点的位置信息；此外，不同位置的作物生长状况不同，施放药量、灌溉量亦不同(因位置而改变的变量)。因此，在灌溉、杀虫、施肥时从节约资源、降低污染角度出发，需要采集农田作物产量分布信息、农田土壤信息并与GIS等技术相结合处理分析。在农业钟的应用②农业机械田间作业自动导航随着大功率、复杂功能作业机械的不断发展，人工驾驶难度增加，作业质量难以保证。农田作业机械导航可以实现无人驾驶、夜间作业，从而延长作业时间，提高作业效率。该应用在各种大中型拖拉机上以及各种收获机械、水田作业机械（如插秧机）等农机上使用，集北斗系统、大扭矩电机精确控制、农业机械转向控制技术于一体，应用于整个农业的耕、种、管、收环节上，比如靶地、旋耕、起陇、播种、喷药、收割、开沟、插秧、精量施肥等农业作业中。在农业钟的应用②北斗农机自动驾驶应用基于北斗双天线定位定向和高精度差分技术，实时提供农机等车辆的姿态信息，坐标信息，航向信息等，通过控制方向盘转动，从而控制农机自动驾驶行走，并将农机行走作业精度控制在±2.5cm以内。北斗农机自动驾驶系统已在新疆、内蒙、黑龙江、广西、河北、山东、陕西、湖北、安徽等省市实现规模应用，农业机械种类涵盖30-350马力段拖拉机，多种插秧机以及多种收割机和打药机等。知识拓展③农产品物流过程跟踪GPS、GIS、GSM等科技手段结合可实时提供物流车辆位置信息、车辆状态、接收车辆紧急报警信息并对车辆进行远程控制。GPS可以为地面车辆提供实时位置信息；GIS根据GPS提供的实时位置信息对整个农产品空间中运输地理信息进行描述，通过GSM将这些信息传输到服务端和客户端，完成农产品物流过程跟踪。针对甘蔗制糖产业信息化、智能化水平低下造成的甘蔗种植、采砍、运输、糖业生产之间信息流通性差、砍运各环节衔接失衡、管理缺失等问题，研发基于北斗的农务地块与砍运一体化系统，结合地理信息技术，关联糖业管理部门、糖厂，以及蔗农、蔗管员、运输司机等各业务环节，实现甘蔗从种植到加工的全生命周期溯源管理。该应用有助于规范运蔗车辆的行为，规范糖料蔗市场收购秩序，降低企业生产和管理成本，有效提升糖业信息化、智能化管理水平。知识拓展③北斗糖业全生命周期管理应用目前，已经在广东、广西等地区推广546台（套）北斗高精度移动采集终端，用于甘蔗地块面积精准测量和精准化管理。随着甘蔗农业种植信息化的提升，该系统将在甘蔗生产过程服务、运输监管与服务、糖业政务监管等方面得到规模应用推广。基于北斗查分服务的糖企地块系统知识拓展④北斗农机作业监管服务应用基于北斗的农机作业监管平台集成北斗定位、物联网、信息融合等技术，通过整合多源农机实时作业状态信息和生产大数据，提供农机物联网、安全监管、信息化管理综合解决