林永宏 曾涛

随着北斗定位终端应用的日益广泛，终端与各类系统地接入设计越来越重要，文章通过北斗定位终端与警用地理信息系统（ PGIS）的接入设计，基于UDP协议结合内外网络、前置内置服务架构，实现了北斗终端在公安系统的安全接入和应用，该方案对于定位终端与信息系统的接入设计具有一定的借鉴意义。

【关键词】北斗定位终端 PGIS

1 引言

目前，各地公安机关己建成的PGIS（警用地理信息系统）的定位信息是基于美国的GPS卫星定位系统，公安终端使用美国GPS安全隐患大，其次，极端应急下通信需要保障;北斗卫星导航系统是我国自主发展的、独立运行的全球卫星导航系统，具有其他卫星导航系统不具备的功能短报文功能，能够实现终端和北斗卫星或北斗地面服务站之间通过卫星信号进行双向的信息传递，构建北斗应急通信系统，实现位置、状态、应急信息和告警等数据信息的传输，在应急情况下保障数据信息的正常传输和通信能力。因此，公安部己将北斗应用列入了“十三五”规划，力争在“十三五”期间实现警用车辆卫星定位终端配备率达100%。对此，本文结合PGIS平台与北斗定位终端的接入，设计并实现了基于内外网络、前置内置服务架构与TCP/UDP报文接口的接入方案，具有一定的借鉴意义。

2 系统总体设计

2.1 网络架构

基于北斗卫星导航的公共维稳综合应用系统采用省市（州、消防总队）两级部署，各级系统分别利用本级的边界设备接入本级的GPS、北斗等定位终端，其它定位应用系统可以通过本内外两种方式与本级基于北斗卫星导航的公共安全维稳综合应用系统对接。实现现场与后台的实时联动、多应用系统的充分融合、通讯网络的多种支持以及自导航功能的充分结合。省市（州、消防总队）两级通过公安网进行直接对接，实现两级平台互联互通。系统网络架构如示意图1所示。

2.2 多级分层的体系架构

指挥调度平台的总体架构是一个多级的分层结构，严格按照公安业务相关要求设计，遵循“分层治理、松耦合、高实时”的原则，体系架构分为：

（1）基础层：平台搭建依托于公安的三级网络，保证的数据和指令的互联互通。

（2）设备层：各类硬件终端对接。

（3）共享交换层：各类数据级接口。

（4）数据中心：多个数据库及数据访问接口。

（5）支撑层：PGIS平台、实时定位消息分发平台、安全边界接入平台。

（6）应用系统层：不同用户的业务含监控、指挥、预警管控。

作为支撑层最重要的平台之一：PGIS平台引入可视化地图，实现指挥调度的可视化;PGIS平台软件由公安部统一组织开发，是根据统一的标准规范，具有部、省、市多级分布式部署特征的大型空间信息平台软件。

3 北斗定位终端接入设计

3.1 内外网络及前置实时消息服务的设计

无论是北斗差分定位系统由差分基准站传送的修正数据，还是北斗二代芯片接收频点信号输出原始观测量至主控CPU再进一步进行坐标解算出位置、速度和时间等信息，都需要通过互联网或专网传输到指挥控制中心进行调度，实时消息服务就是将传统的终端协议转换成为统一的报文格式，实现北斗等定位终端的接入。接入示意如图2所示。

前置实时消息服务主要受理互联网/专网上的GPS、北斗等定位终端以及其它定位平台的定位信息，服务支持通过SOCKET协议方式建立连接，使用UDP/TCP协议接发送报文信息，前置实时消息服务与各终端、平台连接独立线程，前置实时消息服务器支持将目前传统的GPS、北斗等定位终端协议转成统一的报文格，将使与其它定位平台实时消息协议保持一致，并对数据进行一天的缓存，保证在转发到内网实时消息服务过程中出现异常情况下一天内的数据不丢失，恢复后可对缓存继续传输。

内网实时消息服务主要受理前置实时消息服务、内网中其它定位平台的定位信息，并提供统一的对外服务，在收到报文信息解析后将数据存入历史表中，同时在收到定位信息是将终端状态转发至全省定位终端状态信息服务，其中状态信息分别为在线情况（在线、离线）和待命信息（待命、出动）两种，内网实时消息服务主要采用UPD/TCP协议接发送报文信息。公安内网实时消息服务与前置实时消息服务基本一致，主要解析公安内网的定位终端、其它定位平台。

3.2 接入设计中统一的报文格式

基于PGIS平台开展实时消息应用，前置实时消息服务器通过“实时消息转换服务”将北斗等定位终端协议转成统一的报文格式，将使与其它定位平台实时消息协议保持一致。

报文信息主要包括：订阅信息、实时定位信息（定位设备编号、经度、纬度、速度、方向、高程、时间）、实时状态信息、调动信息等，信息总格式如图3所示。

包头、包尾：指数据的帧边界，包头占用长度1字节，包尾占用长度1字节，其中本报文中的包头固定为：OxAA，主要是用于区分数据中的开始，同时丢掉接入的数据。主信令：用于指定当前的报文信息目的占用1字节。包长：指包体的长度，从包长字节位置后的第一字节开始直到包尾的长度占用2字节，总长度不超过1018，如超过请发多个包。包体：报文信息的内容。检验：指从数据包的包头开始，同后一字节异或，直到校验前一字节，占用1字节。

3.3 接入通信數据包的设计

3.3.1 接口类型和参数

接口类型：SOCKET协议，参数见如表1、2、3所示：通信数据包的参数设计表、包头定义及定位数据包体表。

其中包体长度只包括“数据体长度”，不包括“包头”和“包尾部分”。

设备实时定位信息提取，主要是将接收的定位设备报文信息进行数据提取，包括【定位设备编号】【经度】【纬度】【速度】【方向】【高程】【星数】【时间】，并以最新的一条数据为准，作为实时信息。

3.3.2 UDP协议消息接入的编写

Void SendDataO//功能：向服务器发送定位报文数据

3.4 测试结果

我们建立500个终端加载后的并发响应接入测试，通过北斗终端50、100、200、300个用户的并发接入测试其系统整体响应时间，测试结果如表4所示。数据分析结合对省级、市级及其所辖地级市的实际使用情况看，3秒可以完成大部分定位、调度和越界报警等接入功能。

4 结语

通过北斗导航定位终端在警用信息系统的接入设计，实现和完善了反应快速、打防精确的指挥决策体系，北斗终端与PGIS的接入报文设计有效地支撑了整个调度系统的完备性，项目实践结果说明利用UDP协议，结合接入架构的内外网络、前置内置服务架构设计可以保障公安综合指挥系统的安全营运。

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