北斗智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

王 垚，王 騰，鄭迎春，袁永衛(wèi)，杜 凱

(1.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050081；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

北斗智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

王 垚，王 騰，鄭迎春，袁永衛(wèi)，杜 凱

(1.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050081；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

針對(duì)國(guó)家對(duì)智慧景區(qū)的建設(shè)需求，提出了一種基于北斗導(dǎo)航的智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)體系架構(gòu)，并深入分析了廣域連續(xù)覆蓋定位技術(shù)、廣域連續(xù)覆蓋通信技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)涵。以九寨溝風(fēng)景名勝區(qū)為試點(diǎn)，開(kāi)展了九寨溝智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)的研制與布署，該系統(tǒng)將北斗導(dǎo)航技術(shù)、偽衛(wèi)星增強(qiáng)技術(shù)、差分高精度增強(qiáng)技術(shù)和智能位置服務(wù)技術(shù)相結(jié)合，具備游客位置服務(wù)、景區(qū)精細(xì)化管理與應(yīng)急事件處理三大應(yīng)用服務(wù)。通過(guò)實(shí)際測(cè)試，滿足50 000用戶的同時(shí)接入，響應(yīng)時(shí)間小于2 s，已全面支持九寨溝景區(qū)的日?；芾?。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；智慧景區(qū)；位置服務(wù)；景區(qū)管理

0 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展和居民生活質(zhì)量的提高，旅游業(yè)成為當(dāng)今發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一，它不僅市場(chǎng)廣泛發(fā)展?jié)摿薮?，而且?duì)周圍經(jīng)濟(jì)有很好的帶動(dòng)效應(yīng)，因此發(fā)展旅游業(yè)成為促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的重要手段[1]。然而隨著發(fā)展景區(qū)管理不到位、服務(wù)質(zhì)量跟不上、導(dǎo)游信息匱乏和游客管理困難等問(wèn)題不斷突出出來(lái)，在此背景下，國(guó)家提出了發(fā)展智慧旅游的發(fā)展戰(zhàn)略[2]，以高科技手段為游客和景區(qū)提供智慧的服務(wù)和管理措施，力爭(zhēng)把我國(guó)的旅游業(yè)發(fā)展成為集高科技和高信息含量和知識(shí)密集型的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)。

以九寨溝風(fēng)景名勝區(qū)對(duì)智慧景區(qū)的建設(shè)需求為設(shè)計(jì)輸入[3]，探索性地提出了一種北斗智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)，具備“雙向、團(tuán)隊(duì)、信息推送、遠(yuǎn)程交互”等技術(shù)特征[4]，并已在九寨溝景區(qū)實(shí)地布署與運(yùn)行，提高了景區(qū)管理的智能化水平。該系統(tǒng)是我國(guó)北斗系統(tǒng)在景區(qū)的首次應(yīng)用，是北斗系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化推廣的重要一步，未來(lái)可形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，推廣到其他國(guó)家級(jí)智慧景區(qū)[5-6]。

1 北斗智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)體系架構(gòu)

北斗智慧景區(qū)的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)體現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)集成、多業(yè)務(wù)融合、雙向可交互、可配置與可擴(kuò)展的特點(diǎn)。采用開(kāi)放式、“云+端”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖1所示。底層包括廣域定位網(wǎng)絡(luò)與廣域通信網(wǎng)絡(luò)，解決景區(qū)內(nèi)人、車、物的定位與通信問(wèn)題，即在通信方面，融合互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和北斗RDSS短報(bào)文通信技術(shù)；在定位方面，采用BDS/PLS雙模兼容定位技術(shù)[7-8]和RTK高精度定位技術(shù)，提高在森林、山地的可用性，以及滿足高精度定位的需求。

圖1 北斗智慧景區(qū)系統(tǒng)體系架構(gòu)

在后端的旅游服務(wù)平臺(tái)方面，建設(shè)云存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)挖掘與預(yù)測(cè)、位置服務(wù)和搜救服務(wù)[12]等平臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)交換關(guān)口與各種電商平臺(tái)、地圖服務(wù)商、社交媒體、其他運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行連接，可以為用戶提供個(gè)性化的位置服務(wù)信息。按照服務(wù)對(duì)象，終端可分為大眾用戶終端和專用終端兩類。大眾終端一般基于個(gè)人智能手機(jī)或平板，享受一站式注冊(cè)、移動(dòng)支付和智能推送等服務(wù)。

1.2 廣域連續(xù)覆蓋定位技術(shù)

廣域連續(xù)覆蓋定位以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)為基礎(chǔ)，融合北斗偽衛(wèi)星技術(shù)和北斗差分增強(qiáng)技術(shù)等，以滿足各種用戶的(室內(nèi)外)的定位需求[8]，如圖2所示。其中北斗偽衛(wèi)星是為了解決終端定位連續(xù)性與定位精度而提出的一種技術(shù)。偽衛(wèi)星是指一種能發(fā)射導(dǎo)航信號(hào)的設(shè)備，其組成主要包括偽衛(wèi)星同步接收機(jī)和偽衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射機(jī)。與空間衛(wèi)星相比，偽衛(wèi)星具有相似的信號(hào)發(fā)射能力，不同的是偽衛(wèi)星的模塊自由度更大，可以安裝在各類模塊上，且可以具有更靈活的可控性及相應(yīng)特點(diǎn)。

圖2 廣域連續(xù)定位技術(shù)

1.3 廣域連續(xù)覆蓋通信技術(shù)

為了保障用戶終端在景區(qū)通信的連續(xù)性，尤其是應(yīng)急情況下的應(yīng)急通信，智慧景區(qū)廣域通信技術(shù)融合移動(dòng)通信、WIFI通信以及北斗短報(bào)文通信，形成“天地一體”的通信網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。

圖3 景區(qū)廣域通信網(wǎng)絡(luò)

在正常情況下，大眾終端通過(guò)WIFI或3G、4G與后臺(tái)進(jìn)行信息交互，專用終端通過(guò)移動(dòng)通信與后臺(tái)進(jìn)行信息交互。而在應(yīng)急情況下，即由于各種原因?qū)е乱苿?dòng)通信網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或癱瘓，則終端自動(dòng)通過(guò)北斗RDSS實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)的信息交互。其中，由于大眾終端不具備北斗短報(bào)文通信功能，其可通過(guò)藍(lán)牙與附近的北斗RDSS基站進(jìn)行配對(duì)，把交互的信息通過(guò)該基站經(jīng)北斗GEO衛(wèi)星發(fā)送到后臺(tái)中。若景區(qū)指揮中心不具備接收北斗短報(bào)文通信能力，則可由北斗景區(qū)應(yīng)急報(bào)務(wù)中心把終端上報(bào)的通信內(nèi)容經(jīng)過(guò)有線通信網(wǎng)傳輸?shù)骄皡^(qū)指揮中心，從而保障終端與后臺(tái)通信的可用性。

2 北斗智慧景區(qū)的建設(shè)實(shí)踐

2.1 系統(tǒng)組成

基于九寨溝景區(qū)對(duì)位置服務(wù)、智能管理和應(yīng)急搜救等方面的需求，通過(guò)構(gòu)建位置服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合景區(qū)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，與智能管理與搜救平臺(tái)集成，實(shí)現(xiàn)景區(qū)內(nèi)人、車輛管理調(diào)度需求和突發(fā)事件的處理。系統(tǒng)主要由位置服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、綜合數(shù)據(jù)處理中心、增強(qiáng)系統(tǒng)和用戶終端四大部分組成，如圖4示。

圖4 九寨溝北斗智慧景區(qū)管理系統(tǒng)

2.2 系統(tǒng)布署情況

2.2.1 北斗增強(qiáng)網(wǎng)

北斗增強(qiáng)網(wǎng)包括北斗偽衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和北斗CORS站，如圖5和圖6所示。在盆景灘和老虎海等7個(gè)點(diǎn)位安裝了北斗/GPS偽衛(wèi)星，在溝口與諾日朗中心站分別安裝了2臺(tái)北斗CORS站，從而提高了整個(gè)景區(qū)衛(wèi)星導(dǎo)航定位的可用性、連續(xù)性和定位精度。

圖5 北斗直發(fā)式偽衛(wèi)星

圖6 北斗CORS站

2.2.2 節(jié)點(diǎn)定位服務(wù)終端

分別在游客服務(wù)中心、溝口車站、扎如寺車站和雙龍海車站等19個(gè)車站安裝了60臺(tái)節(jié)點(diǎn)定位服務(wù)終端，如圖7所示。具備RFID定位[9]和信息推送等功能，可覆蓋整個(gè)景區(qū)，為游客提供便捷的游覽信息。

圖7 公告式節(jié)點(diǎn)定位服務(wù)終端

2.2.3 景區(qū)專用終端

景區(qū)專用終端分為管理類終端和搜救終端，如圖8和圖9所示。管理類終端用于日常情況下對(duì)景區(qū)工作人員、車輛、環(huán)境的管理，以及基于位置的服務(wù)；搜救類終端用于處理突發(fā)事件，具備北斗短報(bào)文通信功能[10]。

圖8 管理類終端

圖9 北斗搜救終端(指揮+手持)

2.2.4 系統(tǒng)后臺(tái)布署

系統(tǒng)后臺(tái)采用C/S架構(gòu)[11]，服務(wù)端硬件組成包括1臺(tái)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、1臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器和1臺(tái)GIS服務(wù)器?？蛻舳擞布?臺(tái)電腦客戶端組成。以上設(shè)備已布署在九寨溝管理局?jǐn)?shù)字信息中心機(jī)房?？蛻舳塑浖鹘缑嫒鐖D10所示。

2.3 系統(tǒng)提供的服務(wù)

2.3.1 面向游客的位置服務(wù)

(1) 一卡式服務(wù)

游客在景區(qū)游客中心領(lǐng)取RFID卡片，并與游客的個(gè)人信息進(jìn)行綁定。操作交互式節(jié)點(diǎn)定位服務(wù)終端，查詢整個(gè)景區(qū)的景點(diǎn)分布與介紹、人員與團(tuán)隊(duì)位置信息、觀光車位置信息和游客密度信息，自動(dòng)規(guī)劃導(dǎo)覽線路，并可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急情況報(bào)警等。

游客在車站等候觀光車輛時(shí)，節(jié)點(diǎn)定位服務(wù)終端通過(guò)讀取游客RFID卡片信息[9]，把游客當(dāng)前位置上報(bào)給位置服務(wù)平臺(tái)，并為游客手機(jī)中推送團(tuán)組其他人員位置等個(gè)性化定制信息；同時(shí)，節(jié)點(diǎn)定位服務(wù)終端可顯示整個(gè)景區(qū)游客密度信息、即將到站觀光車信息、附近景區(qū)點(diǎn)信息、公告信息以及游覽小貼士等，方便游客合理規(guī)劃游覽路線，如圖11所示。

圖11 公告式節(jié)點(diǎn)定位服務(wù)終端位置服務(wù)

(2) 智能手機(jī)服務(wù)

游客掃描二維碼如圖12所示，下載“智慧九寨行APP”，分為印象、攻略、導(dǎo)游、求助和公告五大類型，并可與多個(gè)家人及好友綁定為團(tuán)組，隨時(shí)查詢團(tuán)組成員的位置信息，避免人員走散?？刹樵冋麄€(gè)景區(qū)的密度分布和觀光車位置信息，從而可在整個(gè)景區(qū)全程享受智能位置服務(wù)。

圖12 手機(jī)APP位置服務(wù)

2.3.2 面向景區(qū)的智能化管理

景區(qū)管理人員利用綜合數(shù)據(jù)處理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)景區(qū)內(nèi)的智能化管理，包括游客流量統(tǒng)計(jì)、智能環(huán)境監(jiān)控與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)警與應(yīng)急搜救、景區(qū)信息發(fā)布、車輛調(diào)度和工作人員考勤管理。景區(qū)管理綜合態(tài)勢(shì)界面如圖13所示。

圖13 景區(qū)管理綜合態(tài)勢(shì)

(1) 游客流量與分布統(tǒng)計(jì)

通過(guò)九寨溝景區(qū)內(nèi)的票務(wù)系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)進(jìn)入景區(qū)的游客數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；通過(guò)景區(qū)內(nèi)節(jié)點(diǎn)定位服務(wù)終端、移動(dòng)通信基站和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等多系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合實(shí)現(xiàn)對(duì)景區(qū)內(nèi)游客密度的統(tǒng)計(jì)，從而為景區(qū)內(nèi)游客分流限行提供參考。

(2) 智能環(huán)境監(jiān)控與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

景區(qū)工作人員配備一臺(tái)高精度環(huán)境監(jiān)測(cè)終端，利用其實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)(服務(wù)區(qū)域的水文、蟲害、生物多樣性和地質(zhì)地表等)的實(shí)時(shí)上報(bào)。景區(qū)管理平臺(tái)獲得環(huán)境監(jiān)測(cè)信息并存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)期積累后，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，為景區(qū)管理人員保持景區(qū)生態(tài)環(huán)境提供支撐。

(3) 車輛監(jiān)控與調(diào)度

系統(tǒng)對(duì)景區(qū)內(nèi)的觀光車、工作車的位置信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的語(yǔ)音調(diào)度。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛位置數(shù)據(jù)的二次處理，統(tǒng)計(jì)觀光車每天跑的總里程、往返次數(shù)等，為制定合理的調(diào)度策略提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(4) 報(bào)警與應(yīng)急搜救[12]

工作人員通過(guò)系統(tǒng)中任意終端實(shí)現(xiàn)報(bào)警，應(yīng)急搜救平臺(tái)收到報(bào)警信息并核實(shí)后，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。結(jié)合出事地點(diǎn)附近工作人員位置信息，制定搜救方案。綜合信息處理平臺(tái)與搜救人員(指揮型/手持型搜救終端)實(shí)時(shí)雙向通信(當(dāng)3G無(wú)法工作時(shí)，利用RDSS短報(bào)文)，最終實(shí)現(xiàn)搜救人員到達(dá)報(bào)警位置并采取救援。

(5) 工作人員考勤管理

景區(qū)工作人員配備手持管理終端，包括保潔人員和車輛服務(wù)人員等。開(kāi)始工作時(shí)，使手持管理終端接入示范系統(tǒng)中，以一定時(shí)間間隔上報(bào)其位置信息，工作結(jié)束后發(fā)送出網(wǎng)信息。景區(qū)管理平臺(tái)根據(jù)上報(bào)的位置信息，完成工作量統(tǒng)計(jì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

景區(qū)的發(fā)展需要遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，利用北斗導(dǎo)航等新一代信息技術(shù)，研制了“九寨溝智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了景區(qū)內(nèi)人、車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間無(wú)縫連接與協(xié)調(diào)，對(duì)提升九寨溝景區(qū)旅游服務(wù)、精細(xì)化景區(qū)管理、突發(fā)事件的應(yīng)急處理和生態(tài)資源保護(hù)等方面發(fā)揮重要的作用，并對(duì)國(guó)內(nèi)其他景區(qū)的智能化進(jìn)程起到輻射與帶動(dòng)作用。當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)旅游發(fā)展環(huán)境發(fā)生了重大變革，旅游市場(chǎng)也呈現(xiàn)出新的特征。只有將科學(xué)管理理論同現(xiàn)代信息技術(shù)高度集成，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的低碳智能運(yùn)營(yíng)景區(qū)，這樣的景區(qū)能夠更有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為游客提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，為社會(huì)創(chuàng)造更大的價(jià)值。

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王 垚 男，(1983—)，博士，高級(jí)工程師。主要研究方向：智能導(dǎo)航與位置服務(wù)。

王 騰 男，(1980—)，博士，高級(jí)工程師。主要研究方向：數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)、位置服務(wù)。

Design and Practice of Beidou Smart Scenic Spot Location Service System

WANG Yao,WANG Teng,ZHENG Ying-chun,YUAN Yong-wei,DU Kai

(1.StateKeyLaboratoryofSatelliteNavigationSystemandEquipmentTechnology,ShijiazhuangHebei050081,China;2.The54thResearchInstituteofCETC,ShijiazhuangHebei050081,China)

In view of national demand for the construction of smart scenic spot,this paper proposes a smart scenic spot location-based service (LBS) system architecture based on beidou navigation,and analyzes in depth the connotation of such key technologies as wide-area continuous positioning technology,wide-area continuous cover communication technology,etc.Taking Jiuzhaigou scenic spot as a pilot project,a smart scenic spot LBS system is developed and deployed.The system combines beidou navigation technology,pseudolite augmented technology,GNSS differential technology and intelligent LBS technology.It can provide such three application services as tourist location service,fine management and unexpected-event handling.The results of practical test show that this system can meet the synchronous access of 50,000 users and the response time is less than 2 s.It can support the routine management of Jiuzhaigou scenic spot at present.

Beidou satellite navigation system;smart scenic spot;LBS;scenic spot management

10.3969/j.issn.1003-3106.2016.11.01

王 垚,王 騰,鄭迎春,等.北斗智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].無(wú)線電工程,2016,46(11):1-4，21.

2016-08-17

國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(2013DFA10540)；國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)基金資助項(xiàng)目(2015AA124001)。

TP39

A

1003-3106(2016)11-0001-04