物联网中的关键组件有哪些？

物联网的功能组件：

设备。包括现有常用的设备，例如智能仪表或车辆，这些连接组件已集成到产品设计中。也包括由于物联网技术而出现的新设备，例如宠物追踪器。这样的设备必须具有传感器、通信功能，还将具有其他元素(例如，电源)。另外，根据设备的类型，它可能具有HMI。

传感器和执行器已连接的设备。传感器能够从环境中捕获数据(例如，温度)。执行器响应指令并进行更改设备状态(例如，调节恒温器的温度)。执行器的指令可以来自同一设备上的传感器，也可以来自其他来源(例如，房主回家时，可以通过移动电话激活恒温器)。设备可以同时具有传感器，执行器两类功能。

通信硬件使设备能够连接到网络，以将数据从传感器发送到后端系统。包括用于通过蓝牙，Wi-Fi，ZigBee，LoRa，蜂窝网络(例如GSM，5G，NB-IoT，LTE-M)或多种专有技术进行无线连接或通过固定网络进行无线连接的硬件。有些设备将具有连接到多种类型网络的硬件。

–连接网络(可以是蜂窝网络，固定网络或卫星网络)可以通过Internet或专用网络将来自传感器的数据传递到用户的后端系统。

此外，可以将各种不同的应用软件为最终用户提供附加价值。

–服务端软件包括用于收集和分析来自传感器和其他来源的数据(例如，天气预报数据)的服务器。这些服务端系统可以在公共或私有云或本地硬件中找到。对于非常简单的系统，服务端软件可以是标准PC。

–设备管理，安全性和数据分析等软件平台可确保IoT设备正常运行。这样的平台还包括用于分析数据并改善业务流程的数据分析软件，以及用于存储数据的数据库。

–应用软件还包括计费和客户支持等服务。

物联网价值链还包括设计，构建和管理物联网服务的系统集成商(SI)或开发人员。物理设备通常需要安装和维护。

天工测控主要面对安防，车载，物联网，无人机，机器人，智能家居一类生产企业，提供核心模块技术和方案。其中就包含提供位置信号的定位模块及基于位置信号的应用方案，比如我们的GPS模块、北斗模块、组合导航模块和蓝牙室内定位方案、室内外无缝定位方案、UWB测距应用等；然后把各种信息连接起来，服务于我们智能生活中的无线模块及应用方案，比如WiFi模块、BLE蓝牙模块、组合模块和智能插座方案、无线图传方案、智能照明方案、智能门锁等智能家居类应用方案，为我们的生活提供更多便利，营造一个更安全、舒适的家居环境。

事实上，北斗系统这些年已成功应用于我国的测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等很多领域，本篇且跟北斗模块研发厂商SKYLAB一起来看北斗的利民应用。

相对于北斗二号区域系统，北斗三号服务区域将扩展至全球，同时，实现了下行导航信号升级与改造等关键技术方面的突破，实现了与北斗二号下行导航信号的平稳过渡，并在此基础上增加了新的导航信号，为用户提供更为优质的服务。北斗系统的全域覆盖、全时联通，将推动万物互联时代的加速到来，一种全新的“北斗+”生产生活方式已初见端倪。

“北斗+交通”：对危险品的运输车、旅游客车、或者长途客车的车辆速度和路线实时监控，保障驾驶安全；超速现象将大为减少，交通事故也将减少；

“北斗+水利”：用北斗卫星导航对大坝位置漂移进行测量，误差精确到毫米级；大坝的漂移值过大，即进行预警，解决了特殊灾害天气情况下无法开展人工监测导致出现盲区的情况。

“北斗+精细农业”：精细农业借助北斗系统的高精度定位实现农机的自动化驾驶仪，可以大幅提升农机使用效率，降低劳动强度；

“北斗+渔船”：出海作业能实时监控，渔船出险可随时报警，在海上能收听天气预报和预警通知，北斗已成了渔民口中的“千里眼”“顺风耳”“护身符”……

“北斗+物流”：包装可以根据商品体积重量自动选择包装箱，发货可以根据地址自动分拣配送，买家可以随时知道所购物品的行踪轨迹；

“北斗+支付”：能够对1秒钟内成百上千的股票、车票购买申请进行精确排队，按序办理;通过精确掌握车辆位置变化和时间长短，从云端快速准确完成高速公路行驶缴费、公共场所停车收费、车辆自动充电计价等；

“北斗+工作”：警察坐在指挥中心，就能通过北斗移动警务系统实现对巡逻警车和警力的精准调度，做到快速出警、就近派警;农民在家里干着家务逗着娃，就能通过北斗无人机在田里播着种洒着药;牧民坐在家中喝着奶茶聊着天，就能通过北斗项圈放牧几公里外的羊群牛群……

北斗定位很好理解，就是通过测量出已知位置的卫星导北斗模块之间的距离，再综合多可卫星的数据计算出北斗模块所在位置的经纬度信息。北斗模块和GPS模块一样，北斗模块被称为用户部分，它像“收音机”捕获并跟踪卫星的信号，根据NMEA-0183协议的标准规范，将经纬度、高度、速度、时间等信息通过串口传送到PC机、PDA等设备。

北斗三号导航系统可以在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有独特的短报文通信功能。相较于北斗二号卫星系统，除了覆盖区域由区域覆盖扩大到全球覆盖外，在性能上、系统可靠性上，都有很大的提高。目前，SKYLAB的北斗模块（多模）的独立定位精度为3M，基于星基增强系统的情况下，定位精度能达到25M。

高精度北斗应用：

随着物联网技术的不断进化，智慧城市的不断快速发展，我们享受着各种基于北斗、GPS以及室内定位技术的高精度位置服务给我们带来的生活便利。北斗高精度服务方面，在国家北斗地基增强系统基础上，面向大众、触手可及、随需而用的公共服务正在不断开发和提供。

共享单车：在共享单车应用方面，北斗高精度定位可以实现共享单车1米精度的定位，大大减少定位误差，方便用户找车。

电子围栏：划定电子围栏来规范管理单车停放，利用北斗导航的厘米级精度定位进行测量划定，支持后台对高精度定位的共享单车是否停放到规定区域做出判断，方便引导规范停车，减少城市管理成本。

智能手机、车载终端、穿戴式设备等个人消费领域：通过北斗高精度，手机定位可以实现1米的定位精度，特别是在卫星信号观测环境较差、短时间完全遮挡的情况下，手机终端通过高精度定位解决方案中的增强定位服务，可解决手机用户在高架下、隧道、车库等情况下无法定位的问题。

中国。

北斗系统已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业，融入电力、金融、通信等国家核心基础设施建设。28nm工艺芯片已经量产，22nm工艺芯片即将量产。大部分智能手机均支持北斗功能，支持北斗地基增强高精度应用的手机已经上市。

构建起集芯片、模块、板卡、终端和运营服务为一体的完整产业链。10年来我国卫星导航与位置服务产业总体产值年均增长20%以上，2019年达到3450亿元，2020年有望超过4000亿元。

北斗在中欧班列运输、京张高铁建设运营、民用航空等方面得到应用，基于北斗的高精度服务在抗击新冠疫情和南方水灾中发挥积极作用，正在加速进入新基建，与新一代通信、区块链、物联网、人工智能等新技术深度融合，北斗应用新模式、新业态、新经济不断涌现。

北斗已是联合国认可的四大全球卫星导航系统之一。与美国、俄罗斯、欧盟卫星导航系统的兼容与互 *** 作及系统间合作持续深化。相继进入民航、海事、搜救卫星、移动通信等多个国际组织，多个支持北斗系统的国际标准已发布。

成功举办中阿北斗合作论坛、中国-中亚北斗合作论坛，在突尼斯建成首个海外北斗中心，中标阿尔及利亚地基增强网项目，在中阿合作论坛第九届部长级会议上，中阿商定继续推进深度合作。

空间技术与应用水平是一个国家科技实力的重要标志。如今，我国自主研发的北斗卫星系统闪耀星空，不仅令国内基于北斗卫星系统的服务越来越多，还走出了国门，服务亚太地区。

日前，国家发改委、国家测绘地理信息局等部门积极推动国家北斗卫星导航产业的重大应用示范专项、“互联网+北斗”的空间位置服务产业。我国北斗卫星系统建设和应用这几年来取得了哪些成绩？未来还会有哪些应用？

我国是第三个拥有自主卫星导航系统的国家

我国2000年建成了北斗导航实验系统，这是第一代北斗卫星系统。刘经南告诉记者，第一代北斗卫星系统是一个区域系统，由三颗卫星提供区域内的定位服务。虽然只有三颗卫星，但使我国成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

第一代北斗卫星系统在海上定位也可达到二三十米的精度，它是一个双向定位系统。双向授时，可以达到20纳秒，比GPS的授时精度要高，GPS承诺的是50纳秒。还有短报文功能，短消息可发60个汉字，利用双向通信的特点进行调制。第一代北斗卫星系统建立以后，在大地震、泥石流等救灾过程中得到应用检验，比如汶川大地震中的救灾。在海洋渔业中也有很多用途，比如位置监控、安全救援。它可以与地面移动通信进行互联互通。北斗的船舶入网当时已经有5万多个，手机用户10万余个。

现在我国推广应用的是北斗二代卫星系统，它由14颗卫星组成。刘经南表示，北斗导航系统在亚太地区内导航系统标准服务的定位精度在10米左右。同时，它可以根据用户需要提高定位导航服务的精度，达3米左右。在中国及其周边地区，它的短报文通信功能一次可以发送120个汉字，并可与互联网以及移动互联网进行互通。

北斗卫星可用性和连续性指标超999%

卫星上天，重点在于应用，我国北斗卫星系统可用性和连续性指标超999%。2012年底，第二代北斗卫星系统正式向亚太地区提供服务，运行4年多来，系统保持了连续运行，可用性指标实际上达到了9999%以上，连续性达到了99986%。

我国北斗的应用非常广泛，现在主要在汽车领域大规模应用，涉及汽车制造业，汽车电子制造业、车载信息服务商，还有面向智能交通的设备制造业及服务商。北斗将来还可跟用户的车位需求应用结合起来。现在装载了北斗导航系统的交通运输车辆约有380万辆，这个市场规模将达到千万量级，车辆运营状态都可以实时上传至互联网上，实现实时监测。

现在我们的北斗卫星系统可以向用户提供米级、亚米级、分米级、甚至厘米级精度的定位和导航增强服务，用户可以开展诸如高速公路车道级导航监控服务、旅游景点特定线路的无人车驾驶和监控、城市管道的实时状态监测和维修服务等。

未来北斗卫星将跨界融合发展

互联网+时代，卫星数据在云端，用户在网上，北斗卫星系统与新兴信息网络系统跨界融合发展趋势越来越明显。国家发改委、财政部等单位已出台了《国家民用空间基础设施中长期发展规划》，北斗位置服务将实现跨界融合，包括跨系统融合，跨地域融合等。

我国将重点推动‘互联网+北斗’的空间位置服务产业。比如北斗系统与蓝牙、宽带移动互联网、有线互联网、窄带物联网等融合，使北斗时空信息传输更快、位置更精确、图像更清晰、用法更巧妙。有了北斗系统，我国的无人驾驶也可能加快实现。

从大到伟大，一直是公众对中国企业的期待。企业的成长，是中国经济的一面镜子，也是国家进步的一个标志。从头部企业到独角兽再到小微企业，都氤氲着更多的选择以及更好的未来。那些“怀璧”的企业，孕育着独特的经营之美。它们或是有着不为大众所熟悉的技术创新，或是服务加分，或是 社会 责任，或是瑰丽创意，这些都构成公司的“巧实力”，为人民对美好生活的向往添砖加瓦。

等行李是大多数人航空出行的欠佳体验。而在即将投入运营的大兴国际机场，随着超宽带（UWB）高精度室内定位系统的使用，10厘米的精度，将使托运行李追踪“尽在掌握”。

“行李有迹”的背后，是一家民营卫星导航企业的身影——合众思壮。人们耳熟能详的GPS、北斗等卫星导航系统如何“飞入寻常百姓家”，运用到手机导航、物流跟踪、工程测量、精准农业等领域？这其中有一个千亿级规模的行业市场。

从代理国外终端产品起家，到自主研发出全球首颗支持全信号的导航芯片，过去的1/4个世纪，合众思壮的成长见证了中国卫星导航产业的发展路径，也诠释了中国经济转型迭代的升级历程。

“自主研发的投入是巨大的。”在位于北京亦庄经开区的合众思壮新时空科创中心，负责技术研发的公司副总裁吴林颇为感慨，“但我们一直想得很明白，这条路要坚定不移地走下去”。

与北斗共同成长

“3、2、1，点火。”6月25日2时9分，西昌卫星发射中心，长征三号乙运载火箭成功发射第46颗北斗导航卫星。这是北斗三号系统的第21颗组网卫星，2020年整个北斗三号将全球组网、高精度的导航定位服务覆盖全球。

在这次发射前一个月，由合众思壮自主研发的全球首颗全面支持北斗三号民用导航信号体制的高精度基带芯片“天琴二代”在京正式发布。

“公司的发展与北斗导航系统的建设基本是同步的。”吴林向记者回顾合众思壮发展 历史 时提到。

1994年，美国GPS系统进入民用领域，中国的北斗卫星导航试验系统正式立项。这一年，在北京航空航天大学任教的郭信平辞职下海，注册成立了合众思壮公司，成为首批进入卫星导航领域的企业之一。

“卫星导航应用只受想象力的限制。”彼时的中国，市场经济的地位刚刚确立不久，到处都是蓝海，卫星导航产业更是如此。拿下美国最大的导航型GPS生产商——佳明公司中国总代理的合众思壮，在渔船市场掘到第一桶金后，又搭上了迅速扩张的车载导航市场发展“快车”，就此完成了原始的资金积累和市场开拓。

在吴林看来，前十年的发展很重要。“没有前十年的资本积累和市场开拓，可能就没有后边这十几年的快速发展。在中国，很多企业都走过了类似的道路。从一个贸易型的或者说代理别人的产品销售的企业，走向自主产品研发，最终实现完全自主可控。”

转型发生在2010年前后，由于业务调整，合众思壮与佳明分道扬镳，合众思壮的业务模式逐渐从加工代理转向自主生产研发。郭信平曾形容这种转型是“丢了一块东西，我们要用自己的东西把它补充上来”。

另一个背景则是北斗导航系统的加速组建。2012年，北斗二号系统成功组网，开始向亚太地区提供服务。在政策层面，一系列旨在加快推动北斗卫星导航系统在民用领域的推广应用和产业化发展的举措密集出台。这期间，合众思壮不仅成功登陆资本市场，还收购了全球第三大高精度卫星导航定位芯片与板卡企业Hemisphere。

天琴迭代

不久前，欧洲伽利略卫星导航系统出现5天的宕机，在行业内部引起了不小震动。不过，对于大多数普通人而言，伽利略的“停摆”对生活并没有造成影响。但宕机带来的启示在于，如果此次出现故障的是GPS系统呢？

一个完整的卫星导航产业链包括上中下游，上游是基带及射频芯片、板卡等基础元器件，中游是承载定位功能的终端设备，下游则是包括系统软件在内的运营服务内容。其中，射频及基带芯片，是产业链的基础。

长期以来，由于GPS的优势地位，上游领域的主导权被美国企业牢牢把控，而北斗的出现打开了一个缺口。合众思壮在今年5月推出的天琴二代，将支持的频点从24个增加到31个，做到了对所有导航系统信号的支持。

吴林表示，卫星导航芯片中的频点其实就类似于智能手机芯片中的网络体制。芯片支持频点数量的多少，可以理解为是手机支持3G或4G的区别。“支持的频点越多，意味着同时接受处理导航信号的能力越强。”

目前，天琴二代是全球首枚支持全 星座 全频点的基带芯片。而在实践中，要实现这一目标绝非易事。全 星座 全频点意味着要对目前所有卫星信号统统进行仔细的梳理分析，并且要在55纳米的芯片上实现对这些信号处理通道的设计排布。“一般的民用导航芯片只有40多个处理通道，但在天琴二代上，集成了1100个通道。”吴林介绍。

相较于分析目前已知信号，对未知的感知更为棘手。吴林说：“我们在通道上留了个后门，通过设置一个灵活相关器的技术，同时搭配相应的软件配置，实现了对未来产生的新的卫星导航信号进行解调。也就是说，未来的信号怎么改变，通过软件，我们也可以同步改变。”

创新激励

在 科技 创新领域，后起之秀往往会遭遇技术封锁和专利壁垒。在近些年，国际上对集成电路领域的技术出口管制越来越严苛，这对企业引进新技术也带来了不小的风险。如何破局成为技术创新型企业需要共同解决的问题。

谈及此事，吴林表示，任何一个行业，只要是做技术的，都会在不同程度上受到一些影响，最主要的一个影响就是专利。“对合众思壮来说，在技术领域的破局是肯定要做的。”

例如，在卫星导航领域，有一项窄相关技术，可以提高接收机定位性能，但这一专利国外企业已经申请了。“你明知道对方的处理算法很好，但你就是不能用，那怎么办？你必须得自己去创新，找条路子把它绕过去。”

破与立，一体两面。随着国内知识产权保护力度的加大，企业对专利申请和保护也越来越重视。据吴林介绍，在专利申请方面，目前公司有专业人员从事这一工作，负责技术查新、保护范围等工作。另一方面，企业内部已经建立起一套激励机制，鼓励技术人员进行 科技 创新。“我们公司有专门的奖金，技术人员申请专利被受理奖一次，专利获得通过再奖一次。”

据了解，作为国内较早从事北斗研发的公司，合众思壮目前拥有国内授权专利152项、国外授权专利44项，累计申请PCT国际专利12项、软件著作权710项。

掌握核心技术给公司带来了实实在在的发展。在吴林看来，拥有核心技术，才可以不断有效地改善终端产品，保证整体系统方面技术的领先性。同时，也可以保证它在成本方面的竞争优势。

竞逐全球

根据《国家卫星导航产业中长期发展规划》，到2020年我国卫星导航产业规模将达到4000亿元，北斗卫星导航系统对国内卫星导航市场贡献率约60%-80%。

在全球层面，随着GPS三代卫星重启发射，欧洲和俄罗斯的卫星导航系统建设有条不紊地展开，印度、日本、巴西等国也正在筹谋。从应用端看，随着物联网、智慧农业、无人驾驶等新业态的成长，对导航精度的需求越来越大。

以上种种，意味着卫星导航产业的大航海时代即将到来。

而近年来合众思壮的一系列并购案可以看出公司走向全球的“野心”。在2013年收购北美半岛股份之后，公司还先后拿下了意大利测绘企业STONEX、加拿大上市公司AgJunction等国外公司。目前，合众思壮已构建了包括中国、美国、加拿大、意大利在内的国内外产品研发生产与营销架构体系，产品遍布全球的90多个国家和地区。

而这一思路一定程度上复刻了国际卫星导航产业的领军企业——美国天宝导航（Trimble）的发展路径。自2000年往后的十年里，天宝进行了100起左右的并购，由此成为一家深耕于GPS全产业链的龙头企业。

“和北斗系统从区域走向全球一样，我们希望合众思壮不只是一个单纯的中国企业，而是一个面向全球的企业。”临近采访结束，吴林向记者袒露合众思壮的愿景。他表示，在接下来的应用场景中，卫星定位只是其中一部分，例如智慧农业中挖掘机的自动 *** 作，还需要与视觉传感器等相关技术进行集成融合，而合众思壮的产业链将覆盖高精度的专业产品、平台建设和运营服务。

“天琴”藏“牛郎织女”

对新产品的命名向来是件讲究事儿。但“天琴”一名的由来却颇有些偶然色彩。

天琴座，国际天文学联合会所定的88个现代 星座 之一。但在访谈中，合众思壮市场公关部经理张瑞丰回忆说：“这是一个牛郎和织女的故事。”

灵感最初源于引力波事件。“天琴一代”首发于2016年，这年2月，人类首次宣布探测到引力波，即便是从现在看，这依然是天文界的大事件。而中国的引力波探测项目就叫“天琴计划”。

带着些“蹭热点”的想法，“天琴”这个名字浮现了出来。张瑞丰介绍称：“天琴座的主星是国人熟知的织女星，作为一颗卫星信号处理芯片，织女的形象与芯片的功能天然契合，也寄托公司编织‘中国精度’的愿景。”

另一方面，在卫星导航领域有两种主流的信号增强系统——星基和地基。“天琴”芯片属于星基增强，用 星座 命名也凸显出这一特点。

“织女”出现了，“牛郎”在哪儿呢？

三年后的2019年“天琴二代”发布会上，合众思壮正式发布的Phantom与Vega两个系列的高精度板卡新品，除搭载“天琴二代”基带芯片外，还加入有“天鹰”宽带射频芯片和Cygnus天鹅抗干扰技术。

河鼓二，“天鹰座”的主星，俗称牛郎星。射频芯片的功能主要在于捕获、接收卫星信号。以牛郎星主 星座 命名，“天鹰”也代表着该产品具有强大的信号捕获能力。二者的完美结合在象征板卡卫星信号捕获、跟踪及处理能力更强劲的同时，也被赋予了一层带着浓浓中国文化特质的浪漫色彩。

天鹰是信号捕获，天琴是信号处理，天鹅是信号抗干扰技术。在夏季夜空，3个 星座 的主星呈等边三角形，组成了著名的夏季大三角。在吴林和张瑞丰看来，这个“铁三角”，也象征着融合三项技术的产品可以更好地实现高精度定位。

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