基于物联网的区域通信信息实时定位方法研究

丁东艳，藏涛

（郑州信息科技职业学院信息工程学院，河南郑州，450000）

0 引言

物联网是互联网扩展与延伸出来的网络，它是通过物与网的连接实现的。物联网技术的出现彻底打破了信息世界与物理世界之间的阻隔，实现了信息世界与物理世界的无线连接。物联网技术由于具备通信、可操作、可控制等优点已经被广泛应用于各个领域中，并且该项技术的研发与创新也成为相关学者所研究的重点，并取得了一定的研究成果。

1 区域通信信息实时定位现状

区域通信网络结构比较复杂，大多都采用分布式通信网络拓扑结构，这种网络结构虽然能够提高区域通信信息传输效率，能够保证通信资源协调分配，但是也提高了区域通信信息实时定位的难度[1]。为此，相关学者提出了基于信息采集模型的区域通信信息实时定位方法。根据互联网环境下的区域通信信号进行定位识别，采用的算法为定位识别算法，虽然具有一定的定位准确性，但是该方法在实际应用中鲁棒性较差[2]。基于信息采集模型的区域通信信息实时定位方法是在上述方法基础上的完善，利用云系统实现对区域通信信息实时定位监测，该方法虽然解决信息实时定位方法鲁棒性较差的问题[3]。但是在实际应用中该方法会出现定位延迟现象，并且定位延迟时间较长，这主要是因为该方法在设计中没有考虑到区域通信过程中的干扰因素，而对干扰因素处理和排除时需要消耗一定的时间，因此会出现定位延迟。

2 基于物联网的区域通信信息实时定位方法

2.1 区域通信信息实时定位跟踪标签创建

本文为了更加精准地定位到区域通信信息，采用物联网技术，为区域通信信息实时定位设定一个物联网环境，利用物联网技术控制并抓取到区域通信信息，将标签信息成帧后扩展信息通信频率实时调制至载波，并将各个信息通信轨迹通过物联网环境中的天线进行传输，其具体过程为：

在某给定区域中存在m个通信终端设备，物联网给定该区域通信信息标签数量与通信信息数量相同，已知物联网中的第i 个标签，利用物联网驱动该标签向区域通信中终端设备发送信号，该过程用式（1）表示：

公式（1）中，hi（t）表示标签向区域通信中终端设备发送的信号；A表示标签发射信号的幅度；S表示物联网调制信息；C表示标签的扩展码；f表示载波频率；β表示载波开始阶段[4]。通信终端设备接收到标签发送的信号，并获取到标签信息所到达时间，从而取得区域通信信息传输距离方程公式：

公式（2）中，y表示标签的传输速度；t1表示标签传输到通信设备终端的时间；t2表示标签发送信息时的初始时间；c1和v1表示通信终端设备在物联网环境中的横向与纵向坐标；c2和v2表示标签在物联网环境中的横向与纵向坐标[5]。利用公式（1）和（2）可以得到区域通信信息传输的距离以及时间，将其统一整理到一个数据帧，从而形成区域通信信息标签。

2.2 区域通信信息跟踪

利用多普勒频移信息跟踪技术对区域通信信息进行实时定位跟踪。在区域通信信道各个端口处建立多普勒频移信息跟踪模块，该模块拦截通信信息标签，并读取标签中的信息，为降低噪音干扰将区域通信信道的调制采用常规的PAM调制模式，从而能够准确拦截并跟踪到区域通信信息，该过程通过公式（3）表示：

公式（3）中，r（t）表示多普勒频移信息跟踪模块定位到的通信信息；α表示第n个多径分量的加成程度；n表示定位到的多径分量数量；p表示双边功率谱密度；φ表示多径分量的传输路径；n（t）表示PAM调制高斯白噪声。利用上述公式实现对区域通信信息实时跟踪定位，以此完成基于物联网的区域通信信息实时定位。

3 实验分析

实验以某区域通信环境为实验环境，为了能够更好地测试出本文设计方法的同步性和有效性，在区域通信网络环境中添加了高斯噪声干扰，利用高斯噪声干扰削弱通信信息的传输强度，该区域通信网络存在9条通道，实验中传输的通信信息量为900bit，实验利用基于物联网的区域通信信息实时定位方法与文献[3]定位方法对信息进行实时定位，设计对比实验。此次实验将通信网络环境中的空气传输介质取值设定为2645658436m/s，信息传输路径定位程度设定为45.36dB，区域通信信息实时定位因子为1.66 dB，将双边功率谱密度值设定为2，实验分7次完成，每次对区域通信信息实时定位的数据量分别为300bit、400bit、500 bit、600 bit、700 bit、800 bit、900 bit，读取信道采集卡测得的两种方法延迟时间，《区域通信信息实时定位技术规范》中规定，区域通信信息实时定位延迟时间不得超过25ms，否则则视为定位无效，因此实验以定位延迟时间为实验结果，对两种方法进行对比分析，实验结果如表1所示。

表1 两种方法对区域通信信息实时定位延迟对比（ms）

观察表1数据可以得出以下结论：设计定位方法在实验中随着通信信息量的增加，定位延迟时间变化较小，且定位延迟时间比较短，基本可以控制在6ms以内，即设计方法基本满足区域通信信息实时定位要求；而文献[3]方法在实验中随着通信信息量的增加，定位延迟时间也会增加，并且延迟时间比较长，远远高于设计方法，因此实验证明了，基于物联网的区域通信信息实时定位方法具有较好的同步性。

4 结束语

本文在目前现有的区域通信信息实时定位方法基础上，引用了物联网技术，此次研究对解决区域通信信息实时定位延迟问题具有良好的作用，同时为区域通信信息实时定位提供了有利依据。由于个人能力有限，以及查阅的参考资料不足，虽然取得了一定的研究成果，但是在研究内容方面还存在一些不足之处，在通信信息实时定位方面研究不够深入，因此今后仍需要在该方面进行进一步探究。