湖北省BDS高精度位置服務平臺設計

張 霞，陳 豪，李 劍，張 揚，孫小超

(湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074)

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湖北省BDS高精度位置服務平臺設計

張 霞，陳 豪，李 劍，張 揚，孫小超

(湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074)

在國內尚無成熟的高精度位置服務平臺可供參考的背景下，針對湖北省BDS導航應用示范項目中海量終端與應用系統對高精度位置服務的具體需求，提出了一條適用于湖北省BDS導航應用示范項目的BDS高精度位置服務平臺建設思路，闡述了湖北省BDS高精度位置服務平臺建設的總體目標，給出了平臺業務體系架構和總體工作流程，并對組成平臺的BDS高精度差分服務系統、位置服務開放系統、地圖信息服務系統、運行監控系統和云基礎設施等支撐系統進行了設計。

BDS高精度位置服務平臺；建設目標；業務體系架構；支撐系統

0 引言

北斗衛星導航系統(BeiDou navigation satellite system，BDS)是我國自主研發、獨立運行的全球衛星定位與通信系統，2012年底開始試運行，形成區域服務能力，擬2020年全面建成實現全球服務能力[1]。為加快BDS的應用與發展，《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006～2020)》將“中國第二代衛星導航系統科技重大專項”列為16項科技重大專項之一，主要通過BDS應用示范工程的實施推動BDS在民用領域的廣泛應用，帶動BDS產業鏈的形成和發展，為BDS系統的健康可持續發展奠定堅實基礎。

2013年3月湖北省測繪地理信息局組織完成了全國首個省級BDS地基增強系統的建設，其定位精度平面和高程分別達到2和5 cm[2]，大幅提升了BDS的服務能力和應用層次。為進一步推進湖北省BDS產業發展、深入挖掘BDS高精度應用潛力，湖北省測繪地理信息局2013年組織申報BDS區域應用示范項目，2014年10月項目通過工程可行性研究報告評審，2015年6月通過初步設計方案評審。項目總投資2.46億元，計劃通過長江航道、現代農業、城市配送、農村客運、民生關愛等5個行業示范的建設搭建BDS高精度位置服務平臺，推廣安裝42萬套BDS應用終端。

湖北省BDS高精度位置服務平臺是湖北省BDS導航應用示范項目的關鍵部分，也是支撐示范項目的重要基礎，在國內尚無成熟的高精度位置服務平臺可供參考的背景下，本文以相關平臺的標準規范[3-9]為基礎，經過探索和思考，提出了湖北省BDS高精度位置服務平臺(以下簡稱平臺)的設計思路。

1 總體建設目標

平臺以湖北省BDS地基增強系統為基礎，以BDS高精度定位為特色，融合偽距差分、載波相位差分、基站定位等多種定位技術，搭建公共位置服務平臺，實現海量位置信息和基礎地理信息存儲、分析、處理和播發。通過重點領域的示范應用，拓展BDS應用尤其是高精度應用，探索“高端低用”的BDS高精度位置服務商業模式。

2 業務體系架構

根據示范項目業務情況將平臺業務體系架構分為基礎設施層、應用支撐層、功能服務層、應用層以及表現層，各層功能及相互之間的關系如下：

1)基礎設施層：包括湖北省BDS地基增強系統、互聯網、移動通信以及云服務等基礎設施。BDS應用終端通過2G或3G等移動通信網絡接入湖北省BDS地基增強系統。BDS地基增強系統通過提供偽距差分、載波相位差分、廣域差分等各類數據產品，實現m級、亞m級或cm級位置信息。各種差分數據通過云服務平臺上的應用支持層向用戶播發位置服務數據產品。

2)應用支撐層：整體架構設計的核心部分，在湖北省BDS地基增強系統的基礎上，通過軟硬件、數據服務結構以及相關中間件的改造升級，搭建可動態擴展的、高可靠的位置服務云平臺。平臺根據功能服務層各應用領域的需求，為終端提供融合多種定位技術的導航定位接口、具有高并發的互聯網播發能力；同時為不同的應用領域提供位置服務，實現各行業位置數據的共享、存儲、查詢與交換，為數據挖掘以及開展增值服務提供了基礎和手段。

3)功能服務層：搭建在應用支撐平臺上的基礎應用組件，為應用層5個行業的7個服務系統提供不同的功能模塊，基于應用支撐層提供的數據分析，按照各個服務系統的需求建立合適的數據模型，是實際行業應用系統的建設層。

4)應用層：應用層是功能服務層的集成顯示，為表現層提供后臺服務，在上下兩層之間實現數據的傳輸和交換。7個核心業務服務系統均架設在各個行業管理部門，在各部門現有的信息化條件下研制或擴展。

5)表現層：提供基于BDS高精度位置服務的各類專題應用，包括各類應用軟件系統、WEB服務系統、手機APP服務、電子屏等表現形式，用戶通過表現層獲取需要的信息資源。

3 總體工作流程

示范項目定位終端(車載、船載、個人)通過BDS衛星進行初步定位，以無線通信方式上發位置信息和狀態信息至BDS高精度位置服務平臺相關接口，平臺根據終端定位服務精度需求，將定位服務請求分為cm級、亞m級和m級定位精度。其中cm級定位請求通過BDS高精度差分平臺進行解析、運算，得到高精度的位置信息；亞m級、m級定位請求通過位置信息開放平臺通過網格化算法得到定位改正信息。平臺獲取的終端實時位置信息和狀態信息通過服務接口提供給各行業業務系統，同時為示范應用提供海量數據存儲、分析和共享。總體流程設計見圖1。

圖1 總體流程

4 支撐系統設計

平臺支撐系統主要包括BDS高精度差分服務系統、位置服務開放系統、地圖信息服務系統、運行監控系統和云基礎設施等5部分。

4.1 BDS高精度差分服務系統

BDS高精度差分服務系統從湖北省BDS地基增強系統獲取全省BDS衛星導航定位基準站實時數據流，通過解析、同步、處理、存儲等環節，向定位終端設備提供DGNSS、網絡RTK等不同精度類型的差分數據，滿足從cm到亞m層次的不同應用需求。從信息安全的角度考慮，BDS高精度差分服務系統部署于物理云平臺，在現有湖北省BDS地基增強系統的基礎上改造升級，重點實現穩定、可靠的差分服務能力。具體功能框架如圖2所示。

圖2 差分服務系統設計

4.2 位置服務開放系統

位置服務開放系統從BDS高精度差分服務系統獲取m級、亞m級差分數據后，結合其他定位技術，通過綜合處理，形成多種差分服務接口，對外提供能支持海量規模的終端差分接入服務。此外，位置服務開放系統將海量規模終端上發的位置信息和狀態信息進行解析和存儲，對行業應用系統提供終端信息的查詢服務。位置服務開放系統采取主備方式分別在物理云平臺和云服務開放平臺部署，具體功能框架如圖3所示。

圖3 位置服務開放平臺功能架構

4.3 地圖信息服務系統

地圖服務是各類導航與LBS應用的基礎[10]，其建設與部署則相對比較獨立。此系統主要基于湖北省現有的基礎地理信息資源搭建，同時根據行業應用需求采集并發布高精度專題地圖資源，以WEB地圖服務的方式運行，建立地圖服務站點，對外提供分層次的地圖服務。

4.4 運行監控系統

運行監控系統部署于物理云平臺，主要負責對BDS地基增強系統和BDS高精度位置服務平臺的運行狀態進行監控，對系統各類差分增強服務性能，包括服務精度、完好性、連續性、可用性等進行綜合監測與評估，實現系統故障的實時監測，為系統的故障快速恢復提供技術依據，為系統運維質量評價提供管理依據，確保系統能夠長期、可靠、穩定、自主運行。具體功能框架如圖4所示。

圖4 運行監控系統框架

4.5 云基礎設施

物理云平臺建設與維護：物理云平臺主要用于承載BDS高精度差分服務系統、位置服務開放系統(主備之一)和運行監控系統，充分利用湖北省測繪地理信息局大數據中心的基礎設施，通過購置服務器、存儲設備、網絡設備、安全設備、虛擬化軟件、系統軟件和分布式軟件等搭建虛擬化云平臺。

云服務開放平臺：位置服務開放系統(主備之一)由于需要承擔高并發的終端接入和海量的數據交換，所以對業務的穩定運行要求非常高。鑒于目前國內云服務開放平臺部分趨于成熟，政府和企業正逐步將業務轉移到云平臺，云服務開放平臺的各種資源可按需調整，后續維護工作也較為簡單，可將其列為支撐業務系統運行的云平臺之一，用于分擔物理云平臺的壓力，提高業務的穩定性。

5 結束語

湖北省BDS高精度位置服務平臺是全國第一個將高精度定位引入社會化應用的項目，在國內尚無成熟的高精度位置服務平臺可供參考的背景下，經過艱苦的探索，平臺的建設思路也逐漸清晰。本文從平臺建設目標、業務體系架構、工作流程、支撐系統等方面展開論述，提出了一條適用于湖北省BDS導航應用示范項目的BDS高精度位置服務平臺建設思路，并以此為基礎形成了平臺的初步設計方案，用于指導平臺建設工作，希望對其他類似應用有一定的參考意義。

[1] 中國衛星導航系統管理辦公室.北斗衛星導航系統發展報告(2.1版)[J].衛星應用，2013(1)：9-12.

[2] 黎昌政，俞儉.北斗系統專業應用領域定位達到厘米級[N].科技日報，2013-03-23(1).

[3] 中華人民共和國交通運輸部.道路運輸車輛衛星定位系統平臺技術要求：JT/T 796-2011[S].北京：人民交通出版社，2011：2-9.

[4] 中華人民共和國交通運輸部.道路運輸車輛衛星定位系統平臺數據交換：JT/T 809-2011[S].北京：人民交通出版社，2011：2-41.

[5] 國家測繪地理信息局.地理信息元數據服務接口規范：CH/Z 9019-2012[S].北京：測繪出版社，2014：4-31.

[6] 國家測繪地理信息局.地理信息網絡分發服務元數據內容規范：CH/Z 9018-2012[S].北京：測繪出版社，2014：5-62.

[7] 國家測繪地理信息局.數字城市地理信息公共平臺運行服務規范：CH/T 9014-2012[S].北京：中國測繪出版社，2013：2-7.

[8] 國家測繪地理信息局.數字城市地理信息公共平臺建設要求：CH/T 9013-2012[S].北京：測繪出版社，2013：2-30.

[9] 國家測繪局.地理信息公共平臺基本規定：CH/T 9004-2009[S].北京：測繪出版社，2009：1-8.

[10]李飛，孫軒，馬春紅.導航與位置服務平臺的設計與實現[J].地理空間信息，2014，12(5)：38-40.

Design of Hubei BDS high-precision LBS platform

ZHANG Xia，CHEN Hao，LI Jian，ZHANG Yang，SUN Xiaochao

(Hubei Institute of Surveying and Mapping，Wuhan 430074，China)

Aiming at the background that there is no mature high-precision LBS platform for reference currently，according to the specific needs of high-precision services in Hubei BDS demonstration project，this paper put forward a method for the construction of BDS high-precision LBS platform，which is suitable for the demonstration project in Hubei，described the construction goal，gave the general design of business architecture and the total workflow，and presented the construction ideas of support system in the platform，which consists of BDS high-precision differential system，open LBS system，map information service system，monitoring system and cloud infrastructure and so on.

BDS high-precision LBS platform；construction goal；business architecture；support system

2016-04-27

中國第二代衛星導航系統科技重大專項“湖北省北斗導航應用示范”資助項目。

張霞(1987—)，女，湖北黃岡人，工程師，研究方向為地理信息數據分析與應用。

陳豪(1983—)，男，湖北襄陽人，工程師，研究方向為CORS系統管理、導航與位置服務研究與應用等。

張霞，陳豪，李劍，等.湖北省BDS高精度位置服務平臺設計[J].導航定位學報，2016，4(4)：77-80.(ZHANG Xia，CHEN Hao，LI Jian，et al.Design of Hubei BDS high-precision LBS platform[J].Journal of Navigation and Positioning，2016，4(4)：77-80.)

10.16547/j.cnki.10-1096.20160415.

P228

A

2095-4999(2016)04-0077-04