河北CORS管理及應用服務系統研究與實現

吳文壇,田 摯,王新廣,史進志,莫雁寒

(河北省測繪資料檔案館,石家莊 050031)

河北CORS管理及應用服務系統研究與實現

吳文壇,田 摯,王新廣,史進志,莫雁寒

(河北省測繪資料檔案館,石家莊 050031)

河北省連續運行參考站網實現了高精度位置服務和用戶管理功能,但仍然存在系統結構、系統功能及操作習慣與實際管理和應用不協調的問題。本文針對連續運行參考站網管理與應用方面的實際需求與現狀,深入研究了數據提取分析、地圖加載、短信平臺、網絡實時動態定位后處理等關鍵技術,開發出基于河北連續運行參考站網的綜合管理及應用服務系統,提高了系統的移動管理能力、管理水平及服務效率,已經在河北省開展了有效使用,進一步推動連續運行參考站網的廣泛應用。

連續運行參考站;管理;應用服務

0 引言

連續運行衛星定位參考站網(continuously operational reference system,CORS)能提供實時差分信息服務,還能提供后差分解算等以及其它服務。CORS不再作為一個參考系統,它能提供各種相關綜合服務[1]。當前,我國各省市CORS系統建設技術主要以天寶公司的虛擬參考站(virtual reference stations,VRS)技術和徠卡公司主輔站技術為主[2],其核心軟件雖然具備一定的基礎管理擴展功能,但結構、功能及操作習慣等與實際管理與應用有較大出入,而且使用效率低,缺少相關配套軟件,存在較大的局限性[3-4],通常系統管理員需要對多個數據庫進行操作才能完成一個用戶的使用配置管理,操作步驟多、專業知識背景要求高且安全系數低,對用戶實時軌跡、計時計費、短信平臺服務方面尚無相關服務軟件,尤其是在無網絡信號沒有可用的替代服務。CORS系統作為一個復雜的網絡互聯系統,涉及到各參考站點、控制中心、網絡通訊設置等各項技術參數,以及收費運營過程中系統出現的各類問題,這些也需要建立一個管理及應用服務系統對該類數據進行有效的管理,以維護、保障系統的有效運行和提供高效的服務[5-7]。

本文結合河北省衛星定位綜合服務系統(以下簡稱河北CORS)日常管理及應用服務工作的開展,在保障系統安全運營的前提下,以天寶公司基于層疊技術的可擴展基礎設施平臺(progressive infrastructure via overlaid technology,PIVOT)軟件域構架的分布式安裝模塊為基礎,深入研究挖掘潛在的信息資源,將涉及到不同網絡區間的多類管理與所提供的多樣化服務相融合,提供一個標準化管理與服務應用統一平臺,優化系統運行環境,提高系統的移動管理能力、系統管理水平及系統服務效率[8]。

1 系統架構

1.1 系統總體架構

系統以PIVOT及河北CORS運營過程中的各類相關數據為源數據,以結構化查詢語言數據庫(structured query language,SQL)為系統基礎,開發自動化處理分析模塊,豐富與增強河北CORS系統的運營管理及服務能力。系統總體架構如圖1所示。

1.2 硬件組成及網絡拓撲結構

系統的硬件組成主要包括河北CORS數據處理與存儲服務器、SQL服務器、數據接入、實時監控服務器以及服務發布服務器,詳見圖2。其中FTP功能配置在CORS觀測原始數據服務器中,用戶接入與PIVOT軟件中數據發布(Trimble ntrip caster,TNC)模塊服務器共用,協同運行。實時監控服務與PIVOT軟件中集成監控模塊(Trimble integrity manage,TIM)集成在同一服務器中,主要監控系統運行狀態,對長時間上線卻不產生系統數據流量和只接收系統差分數據卻不返還NMEA信息的可疑用戶進行實時監控。CORS數據處理器提供系統運行信息,網絡服務器用于各類系統數據的服務內容的發布等。

圖1 系統總體架構圖

圖2 網絡拓撲結構示意圖

各服務器分布信息具體如下:

1)網絡服務器:管理系統、服務發布平臺;短信服務平臺;

2)TNC服務器:用戶數據實時獲取服務;服務自動監測工具;

3)SQL服務器:實時計費統計服務;系統運維統計服務;用戶軌跡統計服務;當日用戶定位信息備份服務;服務自動監測工具;可疑用戶實時監控;

4)數據存儲服務器:原始觀測數據存儲; RINEX數據提取編輯;質量分析服務;FTP服務;

5)數據處理服務器:VRS虛擬基站文件生成;事后模擬處理。

2 總體技術路線

系統實施分為六大步驟,即管理系統需求調研、論證,關鍵技術內容研究,系統設計,軟件開發與集成。技術路線如圖3所示。

主要研究內容包括河北CORS用戶注冊管理的規范化、用戶空間信息的獲取、系統運行信息分析、站點觀測質量定量化分析、數據網絡安全傳輸的加密機制、短信服務及監控平臺、網絡實時動態差分法(real-time kinematic,RTK)事后模擬處理等內容。

圖3 系統技術路線圖

3 系統關鍵技術

3.1 基于PIVOT的實時差分數據獲取

CORS系統的VRS技術模式是一種雙向通信模式,流動站用戶需要將包含自己坐標的信息, 以NMEA0183 GPGGA格式發送至CORS數據中心,數據中心軟件根據概略坐標計算出差分改正信息發送給用戶,用戶利用差分信號修正概略值從而得到厘米級的精確坐標,同時將修正后的精確坐標發送至數據中心服務器[9]。河北CORS系統提供采用TCP Socket的方式傳送數據。系統開發利用C#語言對任意時刻用戶登陸PIVOT后的實時信息進行提取,并記錄到對應數據庫中,滿足準實時扣費和實時監控功能。

3.2 Adobe Flex開發技術

Flex采用GUI界面開發,使用基于XML的MXML語言。Flex具有多種組件,可實現網絡服務、遠程對象、圖表制作、內建動畫效果及互動界面等功能。Flex服務器也是客戶端和XML網絡服務及遠程對象之間通訊的通路,在每個請求時都需要執行服務器端的模板,并不同的服務器上以服務方式運行各功能模塊。由于客戶端只需要載入一次,Flex應用程序的工作流被大大改善。系統基于Flex建立接口訪問Web服務,對系統運行過程的狀態分析與站點觀測環境質量定量化進行分析。

3.3 基于MAS、SMGP的CORS短信服務平臺開發技術

MAS是移動代理服務器的簡稱,并為集團客戶提供的基于移動終端(包括短信、彩信等)的信息化應用服務。具有發送速度快、成功率高的特點,MAS業務是一個開放的業務平臺,提供豐富的開發接口和文檔,客戶可根據實際需求定制和開發,與客戶辦公自動化等系統對接,實現自動推送各類通知短信的功能。中國電信SMGP協議是SMGW與其它網元設備進行短消息傳輸的接口協議。SMGW與ESME之間共有兩種連接方式長連接和短連接,同時提供豐富的開發接口。CORS短信服務平臺主要采用以上兩種方式對系統狀態、賬戶狀態、賬戶實時余額、使用軌跡、使用詳情、基站數據質量、電離層誤差影響的實時監控等,為系統規范運營及高效的服務提供保障。

3.4 網絡RTK事后模擬處理技術

在研究和改進電離層延遲、對流層延遲、衛星軌道誤差、衛星鐘差、多路徑效應等系統誤差分析與處理技術及單歷元整周模糊度搜索技術的基礎上開發網絡RTK事后模擬模塊,為用戶提供無通信信號地區的快速替代服務。系統所采用的綜合(分類)誤差實時內插技術以及改進的基于聚類分析和相關距離法的QR奇偶檢校法的新型RAIM算法,增大了事后處理時CORS網的站間距離[10],并具有識別和探測多個粗差方便快捷準確的優點,提高了網絡RTK技術的可用性和定位效率,擴大了使用范圍。

4 系統功能與實現

4.1 系統數據庫建設

為滿足系統建設,在對已有的SQL數據庫表充分利用的情況下,構建新的SQL數據庫表,主要存儲的數據包括管理員信息、單位信息、用戶賬戶信息、儀器信息、用戶計費信息、用戶繳費信息、用戶消費信息、用戶軌跡信息、站點及數據處理中心軟硬件設備信息、故障處理信息、短信信息、事后模擬處理計算信息等。

4.2 系統功能模塊建設

系統主要由WEB客戶端和服務器端兩部分構成,客戶端由業務管理、系統管理、查詢統計、短信平臺等十一個功能模塊構成,服務器端的功能主要涉及數據服務和處理部分,系統功能模塊實現如圖4所示。

圖4 系統功能框架示意圖

4.3 服務式模塊建設

為大幅提高系統運行速度和訪問效率,針對各功能模塊對各類原始數據的具體需求,采用自動運行的后臺服務程序開發方式進行日常數據的準備與計算,并可根據PIVOT軟件運行的域服務器組進行靈活配置,具體后臺服務實現如下:

1)PivotGPSPath服務;實現各類統計功能。

2)Pivot UserGPGGAInfo服務;每日零點后將當天登陸用戶返回信息導出,生成數據和日志文件。

3)Pivot LoginCheck服務;實時計算用戶的余額。

4)Pivot Run Analyse服務;統計當日系統的使用情況供“圖形分析”模塊使用。

5)Pivot Useroutinfo服務;實時記錄用戶發回的位置信息,直接提供的是計費統計的原始數據。

6)Pivot MessagePlat服務;定時掃描后臺數據處理結果,對系統狀態、運行情況、監控及用戶賬號等信息發送給用戶移動終端,實現自動判斷及互動收發等功能。

4.4 系統運行與應用

該系統研發項目為河北省地理信息局2013年度科研專項課題,是在河北CORS對厘米級定位服務實行收費運營,用戶對系統服務提出了更高的要求的背景下提出并完成的,并于2010年4月正式投入使用。系統運行部分界面見圖5～圖8。

圖5 系統登錄界面

圖6 在線用戶定位信息

圖7 用戶登錄統計

圖8 軌跡查詢與下載

系統自運行以來,主要服務于以下三類用戶:

1)河北CORS厘米級定位服務使用者;主要提供賬戶狀態、計費及定位查詢統計、數據下載、短信平臺、事后模擬處理等功能,已經廣泛服務于測繪、土地管理、規劃、交通、水利、氣象、電力、石油、勘察、天然氣、國防等多個行業用戶。

2)部門、單位管理及行業監督等管理用戶;主要提供了軌跡監控、查詢統計分析等功能。

3)河北CORS系統管理及維護人員;提供了日常業務管理、各類查詢與統計分析、日志管理、資源信息管理、系統配置管理等功能。

5 結束語

本文將涉及CORS相關的多種管理及應用服務功能相結合,并首次以當前國內外最為先進的網絡RTK軟件PIVOT為研究出發點,對PIVOT異構網絡內部數據及潛在信息進行深入挖掘,減少信息的分散性,并結合以天地圖為基礎的地理信息共享平臺實現了可視化管理及高效的相關應用服務提供,為河北CORS系統的位置服務提供了新的運營思路,系統的推廣運用將助推城市信息化建設的進程,促進作為城市基礎設施之一的CORS系統的管理及應用服務水平邁向一個新的臺階,極大程度上節約了人力物力,提高了工作效率。

[1] 曹立,張現禮,吳文壇.河北省衛星定位綜合服務系統建設綜述[J].測繪通報,2010(增刊):1-4.

[2] 田摯,吳文壇,潘然,等.連續運行參考站網建設與應用實務[M].西安:西安地圖出版社,2013:25-27.

[3] 李英冰,陳中新.基于互聯網的CORS數據管理與質量檢查系統開發[J].測繪科學,2009,34(6):96-98.

[4] 高奮生,王芙蓉,周亮,等.面向用戶對象的CORS運維服務綜合體系研究[J].測繪科學,2012,37(4):79-81,84.

[5] 李林陽,呂志平,陳正聲,等.海量連續運行參考站網數據云存儲模型[J].導航定位學報,2014,2(3):64-70,86.

[6] 韓紅超,符華年,張旭東.NBCORS綜合管理系統的設計與實現[J].地理空間信息,2013,11(6):39-40,50.

[7] 楊光.面向CORS服務的管理信息系統的研究與開發[J].測繪通報,2012(6):7-9,18.

[8] 朱麗強,陳中新.CORS系統異構信息融合管理的研究與實現[J].城市勘測,2010(5):72-74.

[9] 李英冰,陳中新.基于互聯網的CORS數據管理與質量檢查系統開發[J].測繪科學,2009,34(6):96-98.

[10]田宗彪,章磊.一種改進的綜合誤差內插算法研究[J].導航定位學報,2013,1(4):93-97.

Research and Reality of Management and Application Service System of Hebei CORS

WU Wentan,TIAN Zhi,WANG Xinguang,SHI Jinzhi,MO Yanhan
(Hebei Provincial Archives of Surveying and Mapping,Shijiazhuang 050031,China)

High precision location service and user management have been realized by Hebei continuously operating reference stations(CORS),but there still exist some problems such as system structure,function and operation habit is difficult to adapt to the actual management work.According to the current situation and actual demands of CORS management and application,the paper makes an intensive study of data extraction and analysis,map loading,short message service platform,network real-time kinematic post-processing technology.etc.and develops an integrated management and application service system based on Hebei CORS.The result improves the mobile management ability,level and service efficiency of Hebei CORS and has been effectively used in Hebei Province,it further promotes the wide application of CORS.

CORS;management;application service

P228

A

2095-4999(2015)-04-0114-05

2014-10-18

河北省科學技術廳科技惠民工程:動態更新省級基礎地理信息研究。

吳文壇(1979—),男,湖北枝江人,碩士,高級工程師,主要從事CORS系統建設、運營維護及推廣應用的工作。

吳文壇,田摯,王新廣,等.河北CORS管理及應用服務系統研究與實現[J].導航定位學報,2015,3(4):114-118.WU Wentan,TIAN Zhi,WANG Xinguang,et al.Research and Reality of Management and Application Service System of Hebei CORS[J].Journal of Navigation and Positioning,2015,3(4):114-118.

10.16547/j.cnki.10-1096.20150423