张 霞，陈 豪，李 剑，张 扬，孙小超

(湖北省测绘工程院，湖北 武汉 430074)



湖北省BDS高精度位置服务平台设计

张 霞，陈 豪，李 剑，张 扬，孙小超

(湖北省测绘工程院，湖北 武汉 430074)

在国内尚无成熟的高精度位置服务平台可供参考的背景下，针对湖北省BDS导航应用示范项目中海量终端与应用系统对高精度位置服务的具体需求，提出了一条适用于湖北省BDS导航应用示范项目的BDS高精度位置服务平台建设思路，阐述了湖北省BDS高精度位置服务平台建设的总体目标，给出了平台业务体系架构和总体工作流程，并对组成平台的BDS高精度差分服务系统、位置服务开放系统、地图信息服务系统、运行监控系统和云基础设施等支撑系统进行了设计。

BDS高精度位置服务平台；建设目标；业务体系架构；支撑系统

0 引言

北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system，BDS)是我国自主研发、独立运行的全球卫星定位与通信系统，2012年底开始试运行，形成区域服务能力，拟2020年全面建成实现全球服务能力[1]。为加快BDS的应用与发展，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020)》将“中国第二代卫星导航系统科技重大专项”列为16项科技重大专项之一，主要通过BDS应用示范工程的实施推动BDS在民用领域的广泛应用，带动BDS产业链的形成和发展，为BDS系统的健康可持续发展奠定坚实基础。

2013年3月湖北省测绘地理信息局组织完成了全国首个省级BDS地基增强系统的建设，其定位精度平面和高程分别达到2和5 cm[2]，大幅提升了BDS的服务能力和应用层次。为进一步推进湖北省BDS产业发展、深入挖掘BDS高精度应用潜力，湖北省测绘地理信息局2013年组织申报BDS区域应用示范项目，2014年10月项目通过工程可行性研究报告评审，2015年6月通过初步设计方案评审。项目总投资2.46亿元，计划通过长江航道、现代农业、城市配送、农村客运、民生关爱等5个行业示范的建设搭建BDS高精度位置服务平台，推广安装42万套BDS应用终端。

湖北省BDS高精度位置服务平台是湖北省BDS导航应用示范项目的关键部分，也是支撑示范项目的重要基础，在国内尚无成熟的高精度位置服务平台可供参考的背景下，本文以相关平台的标准规范[3-9]为基础，经过探索和思考，提出了湖北省BDS高精度位置服务平台(以下简称平台)的设计思路。

1 总体建设目标

平台以湖北省BDS地基增强系统为基础，以BDS高精度定位为特色，融合伪距差分、载波相位差分、基站定位等多种定位技术，搭建公共位置服务平台，实现海量位置信息和基础地理信息存储、分析、处理和播发。通过重点领域的示范应用，拓展BDS应用尤其是高精度应用，探索“高端低用”的BDS高精度位置服务商业模式。

2 业务体系架构

根据示范项目业务情况将平台业务体系架构分为基础设施层、应用支撑层、功能服务层、应用层以及表现层，各层功能及相互之间的关系如下：

1)基础设施层：包括湖北省BDS地基增强系统、互联网、移动通信以及云服务等基础设施。BDS应用终端通过2G或3G等移动通信网络接入湖北省BDS地基增强系统。BDS地基增强系统通过提供伪距差分、载波相位差分、广域差分等各类数据产品，实现m级、亚m级或cm级位置信息。各种差分数据通过云服务平台上的应用支持层向用户播发位置服务数据产品。

2)应用支撑层：整体架构设计的核心部分，在湖北省BDS地基增强系统的基础上，通过软硬件、数据服务结构以及相关中间件的改造升级，搭建可动态扩展的、高可靠的位置服务云平台。平台根据功能服务层各应用领域的需求，为终端提供融合多种定位技术的导航定位接口、具有高并发的互联网播发能力；同时为不同的应用领域提供位置服务，实现各行业位置数据的共享、存储、查询与交换，为数据挖掘以及开展增值服务提供了基础和手段。

3)功能服务层：搭建在应用支撑平台上的基础应用组件，为应用层5个行业的7个服务系统提供不同的功能模块，基于应用支撑层提供的数据分析，按照各个服务系统的需求建立合适的数据模型，是实际行业应用系统的建设层。

4)应用层：应用层是功能服务层的集成显示，为表现层提供后台服务，在上下两层之间实现数据的传输和交换。7个核心业务服务系统均架设在各个行业管理部门，在各部门现有的信息化条件下研制或扩展。

5)表现层：提供基于BDS高精度位置服务的各类专题应用，包括各类应用软件系统、WEB服务系统、手机APP服务、电子屏等表现形式，用户通过表现层获取需要的信息资源。

3 总体工作流程

示范项目定位终端(车载、船载、个人)通过BDS卫星进行初步定位，以无线通信方式上发位置信息和状态信息至BDS高精度位置服务平台相关接口，平台根据终端定位服务精度需求，将定位服务请求分为cm级、亚m级和m级定位精度。其中cm级定位请求通过BDS高精度差分平台进行解析、运算，得到高精度的位置信息；亚m级、m级定位请求通过位置信息开放平台通过网格化算法得到定位改正信息。平台获取的终端实时位置信息和状态信息通过服务接口提供给各行业业务系统，同时为示范应用提供海量数据存储、分析和共享。总体流程设计见图1。

图1 总体流程

4 支撑系统设计

平台支撑系统主要包括BDS高精度差分服务系统、位置服务开放系统、地图信息服务系统、运行监控系统和云基础设施等5部分。

4.1 BDS高精度差分服务系统

BDS高精度差分服务系统从湖北省BDS地基增强系统获取全省BDS卫星导航定位基准站实时数据流，通过解析、同步、处理、存储等环节，向定位终端设备提供DGNSS、网络RTK等不同精度类型的差分数据，满足从cm到亚m层次的不同应用需求。从信息安全的角度考虑，BDS高精度差分服务系统部署于物理云平台，在现有湖北省BDS地基增强系统的基础上改造升级，重点实现稳定、可靠的差分服务能力。具体功能框架如图2所示。

图2 差分服务系统设计

4.2 位置服务开放系统

位置服务开放系统从BDS高精度差分服务系统获取m级、亚m级差分数据后，结合其他定位技术，通过综合处理，形成多种差分服务接口，对外提供能支持海量规模的终端差分接入服务。此外，位置服务开放系统将海量规模终端上发的位置信息和状态信息进行解析和存储，对行业应用系统提供终端信息的查询服务。位置服务开放系统采取主备方式分别在物理云平台和云服务开放平台部署，具体功能框架如图3所示。

图3 位置服务开放平台功能架构

4.3 地图信息服务系统

地图服务是各类导航与LBS应用的基础[10]，其建设与部署则相对比较独立。此系统主要基于湖北省现有的基础地理信息资源搭建，同时根据行业应用需求采集并发布高精度专题地图资源，以WEB地图服务的方式运行，建立地图服务站点，对外提供分层次的地图服务。

4.4 运行监控系统

运行监控系统部署于物理云平台，主要负责对BDS地基增强系统和BDS高精度位置服务平台的运行状态进行监控，对系统各类差分增强服务性能，包括服务精度、完好性、连续性、可用性等进行综合监测与评估，实现系统故障的实时监测，为系统的故障快速恢复提供技术依据，为系统运维质量评价提供管理依据，确保系统能够长期、可靠、稳定、自主运行。具体功能框架如图4所示。

图4 运行监控系统框架

4.5 云基础设施

物理云平台建设与维护：物理云平台主要用于承载BDS高精度差分服务系统、位置服务开放系统(主备之一)和运行监控系统，充分利用湖北省测绘地理信息局大数据中心的基础设施，通过购置服务器、存储设备、网络设备、安全设备、虚拟化软件、系统软件和分布式软件等搭建虚拟化云平台。

云服务开放平台：位置服务开放系统(主备之一)由于需要承担高并发的终端接入和海量的数据交换，所以对业务的稳定运行要求非常高。鉴于目前国内云服务开放平台部分趋于成熟，政府和企业正逐步将业务转移到云平台，云服务开放平台的各种资源可按需调整，后续维护工作也较为简单，可将其列为支撑业务系统运行的云平台之一，用于分担物理云平台的压力，提高业务的稳定性。

5 结束语

湖北省BDS高精度位置服务平台是全国第一个将高精度定位引入社会化应用的项目，在国内尚无成熟的高精度位置服务平台可供参考的背景下，经过艰苦的探索，平台的建设思路也逐渐清晰。本文从平台建设目标、业务体系架构、工作流程、支撑系统等方面展开论述，提出了一条适用于湖北省BDS导航应用示范项目的BDS高精度位置服务平台建设思路，并以此为基础形成了平台的初步设计方案，用于指导平台建设工作，希望对其他类似应用有一定的参考意义。

[1] 中国卫星导航系统管理办公室.北斗卫星导航系统发展报告(2.1版)[J].卫星应用，2013(1)：9-12.

[2] 黎昌政，俞俭.北斗系统专业应用领域定位达到厘米级[N].科技日报，2013-03-23(1).

[3] 中华人民共和国交通运输部.道路运输车辆卫星定位系统平台技术要求：JT/T 796-2011[S].北京：人民交通出版社，2011：2-9.

[4] 中华人民共和国交通运输部.道路运输车辆卫星定位系统平台数据交换：JT/T 809-2011[S].北京：人民交通出版社，2011：2-41.

[5] 国家测绘地理信息局.地理信息元数据服务接口规范：CH/Z 9019-2012[S].北京：测绘出版社，2014：4-31.

[6] 国家测绘地理信息局.地理信息网络分发服务元数据内容规范：CH/Z 9018-2012[S].北京：测绘出版社，2014：5-62.

[7] 国家测绘地理信息局.数字城市地理信息公共平台运行服务规范：CH/T 9014-2012[S].北京：中国测绘出版社，2013：2-7.

[8] 国家测绘地理信息局.数字城市地理信息公共平台建设要求：CH/T 9013-2012[S].北京：测绘出版社，2013：2-30.

[9] 国家测绘局.地理信息公共平台基本规定：CH/T 9004-2009[S].北京：测绘出版社，2009：1-8.

[10]李飞，孙轩，马春红.导航与位置服务平台的设计与实现[J].地理空间信息，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

中国第二代卫星导航系统科技重大专项“湖北省北斗导航应用示范”资助项目。

张霞(1987—)，女，湖北黄冈人，工程师，研究方向为地理信息数据分析与应用。

陈豪(1983—)，男，湖北襄阳人，工程师，研究方向为CORS系统管理、导航与位置服务研究与应用等。

张霞，陈豪，李剑，等.湖北省BDS高精度位置服务平台设计[J].导航定位学报，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