资源简介

(共24张PPT)
第7课
物联网的定位技术
八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
卫星定位技术
04
人工智能物联网
05
大数据与AIoT
06
课后练习
07
课堂小结
08
板书设计
教学目标
了解物联网的定位技术，感受我国科技发展的迅速。
信息社会责任
了解北斗卫星导航系统和GPS全球定位系统的组成与功能。
信息意识
了解物联网与人工智能的关系，以及物联网的具体应用。
计算思维
通过查阅资料和小组讨论，了解定位技术和AIoT的应用。
数字化学习与创新
探究新知
一、北斗卫星导航系统
在未来复杂的异构网络环境下，要实现全面、灵活及可靠的人与物通信、物与物通信，就需对物进行精准的定位、跟踪和操控。定位是指通过声光以及无线电等方式获取目标当前位置的信息。这里的位置信息并不仅仅是单纯的物理空间坐标，还涉及处在该位置的时间等。常见的定位技术有GPS卫星定位技术、北斗卫星导航系统、Wi-Fi定位技术及蓝牙定位技术等。
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一、定位技术
异构网络指在不同制造商生产的计算机、网络设备和系统组成的网络中，使用不同的协议，运行不同的应用。
拓展阅读——异构网络
探究新知
一、北斗卫星导航系统
中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可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，并且具备短报文通信能力。
探究新知
一、北斗卫星导航系统
北斗卫星导航系统空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，系统的主要功能包括：
（1）短报文通信：用户终端具有双向报文通信功能，民用一次传送40~60个汉字，军用一次传送120个汉字。
（2）精密授时：向用户提供20~100纳秒时间同步精度。
（3）定位精准：水平精度为100m，设立标校站之后为20m，工作频率为2491.75MHz。
（4）系统容纳的最大用户数：540000户/时。
北斗卫星导航系统应用范围广泛，主要应用领域包括气象应用、道路交通管理、海运和水运、航空运输、应急救援等。
实践活动
实践一
请同学们回忆思考，在有关互联网的学习中，我们还学过哪些标识和定位技术？请简单说一说。
我学过的标识和定位技术还有：
例：二维码技术，它的工作原理和使用场景有：________
实践活动
实践一参考
学过的标识和定位技术：
二维码技术：通过黑白方块记录信息，扫码即可获取网址、支付等
条形码技术：商品上的条纹，超市收银扫描
RFID射频识别：公交卡、门禁卡，非接触读取
基站定位：手机通过基站三角定位
IP地址定位：根据IP地址大致判断位置
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二、全球定位系统
全球定位系统即GPS，是美国从20世纪70年代开始研制，并于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。
GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，成功应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动监测等多种学科领域。
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二、全球定位系统
GPS主要由空间部分、地面监控部分和用户部分组成。
1.空间部分：由24颗工作卫星组成，位于距地表20200km上空，均匀分布在6个轨道面上，轨道倾角55°。另有4颗有源备用卫星。
2.地面监控部分：由1个主控站、5个全球监测站和3个地面控制站组成。
3.用户部分：即GPS接收机，捕获卫星信号后测量伪距离，解调出卫星轨道参数。
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实践二
小组合作，结合日常生活经验并查阅资料，交流讨论定位技术是如何应用于生活中的。
本组的研究成果：
导航出行：手机导航、车载导航
共享单车：扫码找车、电子围栏
外卖快递：实时跟踪位置
智能穿戴：儿童手表定位
应急救援：遇难者定位
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三、人工智能物联网
1. AIoT
AIoT（人工智能物联网）= AI（人工智能）+ IoT（物联网）。AIoT融合AI技术和IoT技术，通过物联网产生、收集来自不同维度的海量数据存储于云端、边缘端，再通过大数据分析以及更高形式的人工智能，实现万物数据化、万物智联化。
物联网技术与人工智能相融合，最终追求形成一个智能化生态体系，实现不同智能终端设备之间、不同系统平台之间、不同应用场景之间的互融互通，万物互融。
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三、人工智能物联网
AIoT作为一种新的IoT应用形态，与传统IoT的区别在于：传统物联网通过有线和无线网络实现物—物、人—物之间的相互连接；而AIoT不仅实现设备和场景之间的互联互通，还要实现物—物、人—物、物—人、人—物—服务之间的连接和数据互通，以及人工智能技术对物联网的赋能。AIoT体系架构从下到上：基础设施（服务器/存储/网络/数据中心）→ 操作系统OS层 → 智能设备与解决方案 → 集成服务（消费级IoT/人居/城市/物流/交通/零售/制造）。
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三、人工智能物联网
2.大数据的作用
无论是AI还是物联网，都离不开一个关键词：数据。数据是万物互联、人机交互的基础。AI的介入让IoT有了连接的"大脑"，存储技术让数据有了"后勤保障"。
大数据是一种规模在获取、存储、管理、分析方面大大超出传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有大量、高速、多样、低价值密度和真实性五个特点。
探究新知
拓展阅读——深度学习
深度学习是学习样本数据的内在规律和表示层次，这些学习过程中获得的信息对诸如文字、图像和声音等数据的解释有很大帮助。它的最终目标是让机器能够像人一样具有分析学习能力，能够识别文字、图像和声音等数据。
深度学习已在搜索技术、数据挖掘、机器学习、机器翻译、自然语言处理、多媒体学习、语音、推荐和个性化技术等领域取得很多成果。AIoT是未来发展趋势，将影响各行各业。
深度学习
应用领域
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拓展阅读——深度学习
AI、IoT"一体化"后，"人工智能"逐渐向"应用智能"发展。AIoT是未来发展趋势，影响各行各业，AIoT服务将在我们身边大量出现。
AIoT已经应用于：智能音箱、智能客服、自动驾驶、推荐系统、人脸解锁、智慧医疗等。
AIoT应用
未来趋势
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拓展学习——物联网定位技术的发展趋势
随着技术的进步，物联网定位技术的精度不断提高。未来，高精度定位将成为主流，为各种应用提供更加准确的位置信息。
高精度定位
目前，许多定位技术主要集中在室外环境。未来，随着技术的发展，室内外一体化定位将成为可能，为用户提供更加连续和无缝的定位体验。
室内外一体化定位
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拓展学习——物联网定位技术的发展趋势
未来的物联网定位技术将更加注重多源数据的融合，如将卫星定位、无线通信网络定位、惯性导航等技术相结合，以提高定位的准确性和稳定性。
多源数据融合
随着物联网定位技术的广泛应用，用户隐私保护将成为关注的焦点。未来，物联网定位技术将更加注重用户隐私的保护，确保用户信息的安全。
隐私保护
课后思考
查阅资料，交流讨论：
1. 北斗卫星导航系统和GPS相比有什么优势？
2. AIoT在你身边有哪些应用实例？
3. 大数据和人工智能如何改变物联网？
项目实践
参考
北斗优势：短报文通信是GPS没有的；自主可控安全；亚太地区精度更高。
AIoT应用：智能推荐、人脸识别、语音助手、自动驾驶。
大数据让物联网有了"大脑"，AI让数据产生价值。
课堂总结
本课我们学习了物联网的定位技术和人工智能物联网。我们了解了北斗卫星导航系统（空间段/地面段/用户段、短报文通信、精密授时）和GPS全球定位系统（24颗卫星、地面监控、用户接收机）。我们还认识了AIoT=AI+IoT，了解了大数据的五个特点和深度学习。定位技术和AIoT正在让物联网变得更加智能。
课后作业
(1) 查阅资料，整理北斗卫星导航系统的发展历程和主要功能。
(2) 举例说明AIoT在生活中的3个应用，分析它们分别用到了哪些AI技术。
(3) 讨论：大数据的"低价值密度"特点是什么意思？举个例子。
板书物联网的定位技术 教学设计
课题 物联网的定位技术 单元 走进物联网
学科 初中信息科技 年级 八年级
教材 赣科版八年级上册 课时 第一课时
课型 新授课 主题 定位技术与AIoT
教材分析
本课讲解物联网的定位技术及人工智能物联网（AIoT）。教材从定位的概念引入，介绍定位是通过声光、无线电等方式获取目标位置信息。重点讲解两大卫星定位系统：中国北斗卫星导航系统（BDS，由空间段、地面段、用户段组成，具有短报文通信、精密授时等独特功能）和美国GPS全球定位系统（24颗工作卫星，全天候高精度）。通过实践活动回顾已学的标识定位技术（二维码、条形码、RFID）并讨论定位在生活中的应用。后半部分介绍AIoT（人工智能+物联网），讲解AI与IoT融合后如何通过大数据和深度学习让物联网拥有"大脑"，以及定位技术未来发展趋势（高精度、室内外一体化、多源融合、隐私保护）。
学习目标
信息意识：了解北斗卫星导航系统和GPS全球定位系统的组成与功能。
计算思维：了解物联网与人工智能的关系，理解AIoT如何通过大数据和深度学习实现智能。
数字化学习与创新：通过查阅资料和小组讨论，了解定位技术和AIoT的应用。
信息社会责任：了解物联网的定位技术，感受我国科技发展的迅速，增强民族自豪感。
重点
北斗卫星导航系统的组成和功能（短报文通信）；GPS系统组成；AIoT的概念（AI+IoT）；定位技术在生活中的应用。
难点
北斗与GPS的对比；AIoT与传统物联网的区别；大数据在AIoT中的作用；室内外一体化定位和多源融合概念。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1. 定位的概念：在复杂异构网络环境下，要实现人与物、物与物的通信，需要对物体进行精准定位、跟踪和操控。定位是通过声光、无线电等方式获取目标当前位置信息的技术。
2. 拓展：异构网络——不同厂商设备使用不同协议、运行不同应用组成的网络。 听讲，理解定位的概念。
回忆生活中用到的定位：手机导航、外卖定位。 从物联网需求引出定位技术的重要性。
一、北斗卫星导航系统 1. 介绍：中国北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，由空间段、地面段和用户段三部分组成。
2. 空间段：5颗静止轨道卫星+30颗非静止轨道卫星。
3. 主要功能：
（1）短报文通信：用户终端双向报文通信，民用一次40~60汉字，军用更长——这是GPS没有的独特功能
（2）精密授时
（3）快速定位 听讲北斗系统。
记录三大组成部分。
理解短报文通信的独特性（GPS没有）。 重点讲解我国自主研发的北斗系统，激发民族自豪感。
实践一
标识定位技术回顾 1. 引导学生回忆：还学过哪些标识和定位技术？
2. 参考：
二维码技术：黑白方块记录信息，扫码获取网址、支付
条形码技术：商品条纹，超市收银扫描
RFID射频识别：公交卡、门禁卡，非接触读取
3. 讨论这些技术的工作原理和使用场景。 回忆已学技术。
举例：扫二维码加好友、商品扫码、刷公交卡。 联系旧知，将卫星定位与标识定位技术串联。
二、GPS全球定位系统 1. GPS：美国从20世纪70年代研制，1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位功能。
2. 特点：全天候、高精度、自动化、高效益。
3. 组成：
空间部分：24颗工作卫星，距地表20200km，均匀分布在6个轨道面，另有4颗备用
地面监控部分：监测和控制卫星
用户部分：GPS接收机 对比北斗和GPS。
记录GPS的24颗卫星、6个轨道面。
思考：北斗和GPS有什么异同？ 通过对比帮助学生理解两大系统。
实践二
定位技术应用 1. 小组讨论：定位技术如何应用于生活？
2. 参考：
导航出行：手机导航、车载导航
共享单车：扫码找车、电子围栏停车
外卖快递：实时跟踪配送位置
老人儿童防走失手表
3. 交流分享各组研究成果。 小组讨论生活中的定位应用。
分享：我用导航找过路、骑过共享单车、看过外卖位置。 从生活出发，体会定位技术的价值。
三、人工智能物联网 1. AIoT = AI（人工智能）+ IoT（物联网）。融合AI和IoT技术，通过物联网收集海量数据存储于云端/边缘端，再用AI进行分析处理。
2. AIoT与传统IoT的区别：
传统IoT：物—物、人—物连接
AIoT：不仅互联互通，还实现物—物—人之间的智能交互，让设备具备"大脑"
3. 大数据的作用：数据是万物互联的基础。AI让IoT有了连接的"大脑"，存储技术让数据有了"后勤保障"。 理解AIoT概念。
对比传统IoT和AIoT的区别。
思考：智能音箱为什么是AIoT？ 引入AIoT概念，理解物联网从"连接"走向"智能"。
拓展阅读
深度学习与AIoT应用 1. 深度学习：学习样本数据的内在规律，让机器像人一样具有分析学习能力，能识别文字、图像、声音。
2. 应用领域：搜索、数据挖掘、机器翻译、语音识别、推荐系统。
3. AIoT应用：智能音箱、智能客服、自动驾驶、推荐系统、人脸解锁、智慧医疗。
4. 趋势：AI从"人工智能"向"应用智能"发展，AIoT将影响各行各业。 了解深度学习。
列举身边的AIoT： Siri、人脸解锁、抖音推荐、自动驾驶。 拓展视野，认识AIoT就在身边。
拓展学习
定位技术发展趋势 1. 高精度定位：定位精度不断提高。
2. 室内外一体化：从室外扩展到室内，提供连续无缝定位（商场、停车场导航）。
3. 多源数据融合：卫星定位+通信网络+惯性导航结合，提高准确性和稳定性。
4. 隐私保护：定位数据涉及个人隐私，未来更注重用户信息安全。 了解未来趋势。
讨论：室内导航有什么用？（商场找店、停车场找车） 展望未来，培养前瞻性思维。
课后思考 1. 北斗和GPS相比有什么优势？（短报文通信、自主可控、亚太精度更高）
2. AIoT在身边有哪些应用实例？（智能推荐、人脸识别、语音助手）
3. 大数据和AI如何改变物联网？（让物联网有了"大脑"，让数据产生价值） 小组讨论，交流观点。 深化思考，巩固知识。
课堂总结 本课学习了物联网的定位技术和人工智能物联网。我们了解了北斗卫星导航系统（空间段/地面段/用户段、短报文通信、精密授时）和GPS全球定位系统（24颗卫星、6个轨道面）。我们还学习了AIoT=AI+IoT，大数据和深度学习让物联网拥有了"大脑"。定位技术正向高精度、室内外一体化、多源融合方向发展，同时注重隐私保护。 回顾本课内容。
梳理：北斗/GPS→AIoT→发展趋势。 总结知识体系。
课后作业 （1）查阅资料，整理北斗卫星导航系统的发展历程和主要功能。
（2）举例说明AIoT在生活中的3个应用，分析用了哪些AI技术。
（3）讨论：大数据的"低价值密度"特点是什么意思？ 完成课后作业。 巩固延伸。
板书设计
第7课 物联网的定位技术
一、卫星定位
北斗BDS：空间段+地面段+用户段；短报文通信
GPS：24颗卫星、6轨道面、全天候高精度
二、AIoT = AI + IoT
传统IoT：连接；AIoT：连接+智能+大脑
三、趋势：高精度/室内外一体化/多源融合/隐私保护

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