5高校物联网应用开发实训室建设方案.docx

5高校物联网应用开发实训室建设方案.docx

《5高校物联网应用开发实训室建设方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5高校物联网应用开发实训室建设方案.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

5高校物联网应用开发实训室建设方案

5高校物联网应用开发实训室建设方案

D

但是由于起步晚，北斗系统面临市场占有率低、信号覆盖有限等方面的问题。

在国家科技计划的支持下，室内外定位导航技术得到了极大的发展，不仅大幅度提升了我国定位领域的科技水平，还推动了位置信息服务行业的发展，满足了人们对于全时空高精度定位导航服务的需求。

2015年5月6日，863计划地球观测与导航技术领域“城市室内外高精度定位导航关键技术与服务示范”主题项目下设全部三个课题，顺利通过了科技部组织的技术验收。

该课题融合地面基站系统与北斗卫星导航系统，将北斗导航服务从室外拓展到室内环境，满足了人们对于全时空高质量位置信息服务的需求。

基于课题研究成果的星地融合广域高精度位置服务关键技术获得2014年度国家科学技术进步奖二等奖。

上海市、合肥市、湖南衡阳市政府作为合作城市，XX、京东、中电四创、中兴通讯、长虹集团、中电24所等单位作为合作单位都已经与北邮签署了战略合作协议。

这些应用与科研成果转化，提升了我国在国际室内定位领域的科技实力，对推动社会经济发展有重大意义。

随着国家的大力推广和市场的强烈需求，各行业部门、地方省市提出建设或更新原有定位系统以形成广域室内外无缝定位系统；我国各大企业纷纷支持室内外一体化定位系统的建设和应用推广，中国电信、中国联通开展了定位及服务的示范；华为、长虹、合众思壮等企业开始研究将北斗信号接入手机应用中，并已取得了良好进展，基于位置的服务市场更是快速发展，例如导航信息提供商高德软件公司2012年已拥有超过1亿手机用户，年增长速度超过100%；“寻鹿”、“翼周边”等多个位置服务应用平台发展十分迅速。

高精度的信号催生了位置服务的更多应用开发，餐饮、电影、旅游、游戏等领域发展迅速，应用方式和规模快速成长，极大拓展了室内外导航定位的市场空间，并提供了更多的就业机会。

随着位置服务与消费应用的结合，将彻底打通定位信号、位置信息、个人消费这个链条，使虚拟世界与现实世界得到更好的链接。

1.1高校现状

1995年国防科技大学卫星导航研发中心成立，隶属国防科技大学电子科学与工程学院，专业从事我国自主卫星导航定位系统的研究，是我国第二代卫星导航系统导航技术方向专家组长单位，是教育部自主卫星导航定位技术工程研究中心。

2001年，国防科技大学专门成立了卫星导航研发中心科研实体，专业从事导航科研与装备生产。

在导航信号体制设计、系统运控技术、系统安全与抗干扰、高精度测量技术、系统仿真与测试技术、天线与射频、导航专用集成电路等方面具有深厚的技术积累，承担了我国自主卫星导航系统建设的多项重大科研任务，是导航载荷、信号体制、地面控制系统、应用系统等方面的预先研究和型号研制主承单位，突破了以北斗一号全数字快捕与接收、北斗二号关键体制、星上抗干扰、高精度测量、系统级零值测量等为代表的多项关键技术，为我国自主卫星导航系统的建设和产业化做出了重大贡献。

1998年1月建立的武汉大学卫星导航定位技术研究中心，以卫星定位导航及相关领域的基础理论研究、新技术的推广应用及“高精尖”人才培养为主，目标瞄准我国卫星导航系统应用与自主卫星导航系统建设的需求，充分利用武汉大学在卫星导航相关学科建设、人才培养、对外交流及基础和应用研究等方面的优势，研究与跟踪国际卫星导航系统、终端及应用服务等方面的前沿关键技术;形成了发展我国自主卫星导航系统的新技术、新方法和新应用的探索、实验与开发的基地;促进卫星导航技术与应用的高等教育，培养高素质卫星导航专业技术人才，建成了具有世界一流水平的卫星导航定位技术的研发与创新平台。

北京邮电大学通信、导航与微/纳系统实验室是由邓中亮教授所领导的科研团队经过多年努力，逐步发展壮大而形成。

近年来，实验室在高精度室内定位、卫星导航、WSN/WLAN/RFID、RFMEMS、多媒体与图像处理、智能通信等方向上进行了一系列深入的研究，为国民经济与国防建设做出了重要贡献。

实验室每年承担国家项目、企业合作项目等各类课题十余项，目前正承担包括国家863项目与国防预研基金项目在内的多个项目。

2011年，依托该实验室，成立了育部卫星导航联合研究中心-卫星导航信号体制与通信分中心。

2006年由上海市科委批准建设的上海市空间导航与定位技术重点实验室成立，该实验室利用上海天文台现有天文观测设备、相关技术和研究基础，紧密结合我台目前正在承担的探月与深空探测VLBI测轨工作，和导航定位系统数据处理系统与激光测距系统工作，面向国内相关领域的研究力量，在空间飞行器精密定轨关键技术研究及其应用方面提供支持，同时也对利用中国VLBI网（CVN）开展VLBI相关领域的观测研究工作提供支持。

2006年北京航空航天大学通信导航与测试实验室成立，主要研究方向为导航定位与自动测试技术，具体包括：

卫星导航技术、组合导航技术、电子设备自动测试与仿真、电子系统的健康管理技术。

实验室主要承担了卫星导航原理、卫星导航接收机、组合导航技术、自动测试技术、电子测量技术等本科生、研究生和留学生的课程。

实验室成立以来，共承担自然科学基金5项，国家863项目4项，武器装备预研基金8项，总装预研5项，空装预研2项，国防科工局预研课题3项，国防科工局重大基础研究1项，其它横向课题50余项。

2008年中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室成立，该实验室以高精度时间传递和信号传播研究为基础，重点开展危险导航授时及其他辅助导航授时和定时技术的研究工作。

2008年10月，卫星定位技术与应用重点实验室成立，其依托于东南大学3S技术研发中心，主要开展3S技术研究与理论集成、国土资源信息化技术研究、GNSS定位设备研制。

2010年8月由河南省科技厅批准的由郑州轻工业学院作为实施单位的河南省“超宽带无线通信技术”院士工作站成立，该院士工作站以电子科技集团22所电波传播专家、郑州轻工业学院“双聘”院士张明高为带头人，主要研究与超宽带无线通信技术、信息处理、导航定位为主的相关技术，院士工作站科研团队由17人组成，其中院士1人、教授2人、副教授9人、客座教授1人（联睿电子科技有限公司总经理）、讲师4人组成（其中博士学位12人）。

目前，研究方向主要包括超宽带天线设计研究、超宽带信号传播信道预测及电磁兼容问题研究、超宽带实时定位收发系统信号处理技术研究、无线传感器网络技术研究等。

自院士工作站成立以来，在省科技厅和学校领导的支持以及团队成员的努力下，深入开展院士合作，发挥院士及其团队的作用，开展科研创新活动，加强科技成果转化，利用院士工作站的优势，加强和院士的交流咨询工作，促进了科研快速发展，培养了一批高素质人才，促进了学校产、学、研的有机结合，提高了学校科技创新能力，建站3年来，取得了一系列高水平的科研成果。

同时，随着人员结构的增加及调整，进一步凝练了学科方向，形成了多个有特色的研究方向。

2015年，解放军信息工程大学、广州城市职业学院、河南工业大学分别建立超宽带定位实验室，依托于联睿电子研发的U-Loc厘米级实时定位系统进行研发和实训。

2物联网实训室建设

2.1实验室需求现状

随着社会科技化进程的加快，社会对于基于位置信息的产品和服务的需求越来越高，随之对于技术的要求越来越高，而我国定位相关技术与国际先进国家的技术水平还有一定差距，相关技术还有很大的提升空间，而相关技术的人才缺口问题也逐步凸显。

因此，建立基于位置信息的物联网实训室势在必行，其不仅能够为国家、社会培养相关技术人才，还能解决大学生普遍实践能力弱的现状，提高就业率和就业水平，并能激发新的创新课题，增强科研力量，提高高校整体科研水平和竞争力，缩短与国际先进技术水平之间的差距，加快我国科技化进程。

2.2实验室建设目标

从学生就业发展出发，实验室应该着重提高学生的动手能力，以探索性、设计性实验及工程训练为主，突出学生创新能力和实践能力的培养，对应的培养模式应是“宽口径、厚基础、重实践、求创新”；从科学研究出发，实验室应以“高领先、高完善、高潜力”为主；从学校发展出发，应考虑实验室的行业先进性、影响力、发展潜力和空间以及对学生培养的有利性。

因此，基于室内外位置数据的实时视频分析与处理实验室的建设目标应该是：

1满足课程规划的教学需求；2满足行业应用的实训需求；3满足科研创新的环境需求。

这些目标可体现在实验室建设的具体需求中：

1、实现教学的可视化，直观化，仪器化，云计算化。

基于室内外定位的分析、开发和研究涉及复杂的有线和无线通讯环节，离不开对各种信号波形的分析，测量观察，也离不开对各种通讯协议的分析和观察，依靠先进的设备仪器，可实现教学的可视化，直观化，仪器化，是降低知识点教学门槛和提高教学质量的关键，也是国外高校实施电子信息，嵌入式，互联网教学的主要手段。

2、实验实践环境多样化，满足课程规划的教学需求。

让参与学习的学生能够一边学习理论知识，一边认识了解和掌握实验设备的结构、功能和使用方法，通过一系列的验证型、演示型、自主设计型、综合型和创新型实验，使学生掌握先进的实验技能，强化对所学知识的理解，以培养学生的动手能力、工程实践能力、创新能力和团队协作精神。

3、体现实际应用案例，满足行业应用的实训需求

实验室应有多样化的实训平台，这些实训平台应和实际场景或实际产品应该非常接近，能够体现生产生活中各方面的真实应用案例，为学生提供具有真实应用场景的实训系统，在此系统上综合运用各个课程的知识点，实现所学知识的综合运用、融会贯通的目的，培养具有项目设计能力高科技人才。

4、体现最新技术体系，满足科研创新需求

实验室应综合体现最新技术点，满足专业教师学习和从事数据分析、物联网等技术研究和应用系统开发的需要。

实验室应涵盖目前主流的定位测量技术和设备，具有良好的可扩展性，具有一定的前瞻性。

要求系统能够模拟先进的应用环境，实验设备和实验内容应能非常灵活地进行扩展，从而为专业教师研究当前网络最前沿的技术动态和发展提供完善的实验平台，并能在此平台之上从事定位技术、物联网等应用系统的研发，提高学校整体科研与教学应用水平。

2.3实训室建设原则

实验室承担着一个院系甚至多个院系的学生培养工作，作为教师项目科研基地，其设计原则的正确性和先进性是至关重要的。

本实验室建设遵循以下建设原则：

1、全面性

实验室所装备的教学实验设备、建立的课程体系需要具有全面性，覆盖从数据采集、场地测量、定位设备布设方案设计、定位数据和泛在信号的采集和分析到位置数据分析及开发研究和视频图像、语音等信号的分析研究等一系列实际训练和创新研究，进行多学科、多专业知识点的综合运用，以求融会贯通，应用学科可覆盖电子信息、通信工程、计算机软件、控制工程、建筑工程、测量测绘、网络工程等众多专业。

2、教学改革

由于社会对工程技术人才的迫切需求，培养具有工程实践能力的学生，具有项目设计能力的高科技人才成了高等院校最重要的任务。

因此在实验室的教学形式上需要有所变革，应以项目式教学为主线，侧重于培养学生的工程技术、创新思维和项目经验。

3、软硬兼容和先进性

实时视频分析与处理实验室应综合体现现代科技最新技术点，满足专业教师学习和从事通信、信号处理、软件开发等技术研究和应用系统开发的需要，不仅仅要满足偏软件方面学科的需要，也要满足嵌入式，高频微波，电工电子，工业控制等多种偏硬件学科需要。

2.4物联网应用开发实训室建设方案

物联网是通过各种传感设备，把物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，可广泛应用于各行各业，如把各种传感器嵌入或装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，形成物联网，通过无线信息的收发，便于通讯和监管。

物联网是国家决定大力发展的战略性新兴产业之一。

从“智慧地球”到“感知中国”，物联网备受国际关注。

随着物联网的迅速发展，社会各行各业对应用的需求越来越明显和迫切，作为国家科学技术发展主要力量的高等高校，建设物联网实验室并开展针对性的教学与科研，培养专业技术人才，有利于学校的学科发展和教学科研领域的提升。

2.4.1实验室建设方案

1）实验室架构

物联网应用开发实训室的架构如图3.1所示：

图3.1物联网应用开发实训室架构

物联网应用开发实训系统集成了位置数据采集系统以及多种组网模式，可实现多种物联网构架，面向各大高校及大专院校的专业教学、创新和竞赛，提供了完备的实践平台，便于学生熟悉和掌握物联网的构成及实际应用开发。

物联网应用开发实训平台是在对超宽带定位、无线数据传输深入研究的基础上开发的、为了配合专科生、本科生、研究生的课程学习和应用实训而开发的教学实验的基础平台，也可用作研究机构了解掌握超宽带定位工作原理及其应用的培训设备。

2）实验室特点：

✓层次性：

包含位置感应层、网络传输层、应用开发层等多个层次，学生可以从通信网络系统、位置感应系统的层次上认识通信系统和定位信息感应技术，扩展学生的认识思路。

✓系统性：

提供精准的位置信息处理平台，有助于学生理解系统的组成及各组成部分在系统中的作用。

✓综合性：

集成了通信原理、移动通信、数字信号处理、通信网络与交换、电磁场与电磁波、超宽带无线通信等多门课程理论知识与技术，非常利于学生对专业知识综合认识及应用能力的提高。

✓先进性：

实验内容包含了当今测绘、通信专业一些最先进的理论，学生可以在较短的时间内掌握当今测绘、通信技术的最新发展动态，适应新技术发展的要求。

✓实用性：

该系统是对位置感知信息获取非常直观的再现，促使学生全面而深层次理解感应信息的理论知识内容，为以后从事定位、物联网应用等相关工作，提高就业竞争力打下坚实的基础。

✓开放与开发性：

该实验系统提供了一些开放的接口平台，高水平的本科生、研究生及相关专业教师可以按照自己的想法进行程序设计。

3）实验室适用范围：

a.适合物联网、软件工程、通信、电子、信息、自动控制等专业的专科生、本科生、研究生基础教学实验及教学；

b.专科生、本科生、研究生应用开发；

c.毕业设计，硕士生、教师课题研究。

4）实验室介绍

物联网应用开发实训室的建设流程为：

底层地图+定位系统+GIS应用开发=行业应用解决方案

图3.2实验室架构流程

2.4.2实验室应用拓展

物联网应用开发实训室建设可为学生、教师、高校带来以下应用拓展:

a）对于物联网专业的学生或教师来说，物联网实验室正是紧密结合本专业教学与科研的核心实验室，能比较全面的满足学生或教师在学习和研究物联网技术方面的需求。

b）对于开设物联网技术这一课程的学校以及选修此课程的学生来说，物联网实验室可比较全面的展示物联网技术的应用，使学生和老师可以掌握物联网基础理论和技术以及应用方法，提高学校科研实训水平和学生就业率，进而提高学校整体影响力。

c）对于其他相关专业的学生或教师来说，如计算机软硬件、通信、自动化、物流管理等专业的学生或教师，可以通过物联网实验室进一步深入掌握物联网技术在本专业的应用，为将来就业和科研提供良好的实验平台。

d）建设物联网实验室能使学生、教师、高校以及整个物联网行业共同受益，并满足社会各行各业对物联网相关人才、技术等的需求。

3我们的产品

4公司简介

郑州联睿电子科技有限公司是广州中海达卫星导航技术股份有限公司旗下企业，是专业从事高精度定位、防丢监管等相关技术的研究和开发工作的技术创新型企业。

公司拥有一支由多位海内外信息领域的资深专家带领的专业研发团队，其中20%以上拥有博士学历，60%以上拥有硕士及以上学历。

公司拥有多名研发能力强、技术水平高和工程化实践经验丰富的工程技术带头人，在室内外高精度定位技术方面拥有强大的研发实力。

联睿电子一直以来坚持以独立自主，技术创新为主导，打造行业内领先的室内、外一体化实时高精度定位系统，推动高精准位置信息服务行业的发展。

公司的战略发展思想是将国际上最先进的无线通讯技术，定位技术，以及射频技术进行整合，同时结合国内市场发展，在产品开发和设计上不断创新，完全掌握无线实时高精准定位系统的核心技术和自主知识产权。

通过“共赢、互动”的市场策略成为国内领先的实时定位系统供应商，为客户带来最全面最优质的解决方案。

其自主研发打造的U-Loc室内定位系统，定位精度高，功耗低，辐射小，能够同步、精准、实时地为用户提供给定区域内的人员和设备的瞬间位置和运动信息，便于用户直观地从全局把握现场情况从而做出决策，在精准度、实时性、稳定性、覆盖面、适用性等方面均具有较大的优势，可广泛应用于大型商超、智能巡检、仓储物流、智慧医疗、智能工厂、模拟训练、室内导航、展品监管、监狱管理等领域的人员和设备实时精准定位。

公司于2012年获得“河南国家大学科技园杯”科技创新大赛二等奖；入选2012年科技部科技创新推进计划；2014年建立了郑州市“无线高精度定位”工程技术研发中心。

联睿电子上下团结一致，致力于打造全球知名的实时精准定位品牌，成为无线精准定位技术行业领军者。