北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的運營管理范文

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北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS，簡稱北斗系統(tǒng)）是擁有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄羅斯GLONASS之后第3個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)［1－2］。北斗系統(tǒng)提供覆蓋全球的高精度和高可靠的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。2015年3月30日，中國發(fā)射了首顆北斗全球組網(wǎng)衛(wèi)星，這是已發(fā)射的第17顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，標(biāo)志著北斗系統(tǒng)全球組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成熟，從而開始進行全球組網(wǎng)。預(yù)計到2020年，將建成由30余顆衛(wèi)星組成的全球組網(wǎng)系統(tǒng)。自北斗一號系統(tǒng)開通運行以來，國內(nèi)有關(guān)職能部門和服務(wù)性企業(yè)先后建成了北斗一號信息服務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)用服務(wù)平臺，取得的理論和應(yīng)用成果已在交通運輸、搶險救災(zāi)、災(zāi)情監(jiān)測、氣象、水利和海洋漁業(yè)等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。但是北斗導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展缺乏國家層面的頂層設(shè)計和統(tǒng)籌規(guī)劃，僅部分行業(yè)系統(tǒng)（如北斗星通的海洋漁船系統(tǒng)）進行運營管理，在民用方面的應(yīng)用遠遠落后于美國GPS。隨著北斗系統(tǒng)即將實現(xiàn)全球組網(wǎng)服務(wù)，北斗系統(tǒng)應(yīng)用必將規(guī)模化、社會化、產(chǎn)業(yè)化和國際化。現(xiàn)有運營管理模式無法支撐北斗系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，亟需從國家層面以及從北斗系統(tǒng)全局出發(fā)建設(shè)一套北斗衛(wèi)星導(dǎo)航運營管理系統(tǒng)，對北斗系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行“重點跨越、頂層設(shè)計、創(chuàng)新驅(qū)動、資源聚集、輻射帶動”管理，使其在2020年前成為引領(lǐng)全國、具備國際話語權(quán)和全球影響力的產(chǎn)業(yè)集群。

1國外運營情況

目前，全球已建立多個國家級衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)，主要通過地基增強系統(tǒng)（GBAS）和星基增強系統(tǒng)（SBAS）提高全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的定位精度。基于GBAS的系統(tǒng)主要有美國的連續(xù)運行基準(zhǔn)站網(wǎng)系統(tǒng)（CORS）、德國的衛(wèi)星定位與導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)（SAPOS）、日本的GPS地球觀測網(wǎng)（GeoNet）和英國的連續(xù)運行GPS基準(zhǔn)站系統(tǒng)（COGRS）等［3］；基于SBAS的服務(wù)系統(tǒng)主要有美國的廣域增強系統(tǒng)（WAAS）、俄羅斯的差分校正和監(jiān)測系統(tǒng)（SDCM）、歐洲的地球靜止導(dǎo)航重疊服務(wù)（EGNOS）、日本的多功能星基增強系統(tǒng)（MSAS）和印度的GPS輔助靜地軌道增強導(dǎo)航系統(tǒng)（GAGAN）等［1，7］。此外，一些商業(yè)機構(gòu)也建立了商業(yè)化服務(wù)的全球差分服務(wù)系統(tǒng)，如美國JohnDeere公司的Star－Fire系統(tǒng)、Fugro公司的OmniStar系統(tǒng)和SeaStar系統(tǒng)等。StarFire系統(tǒng)主要應(yīng)用于精密農(nóng)業(yè)，利用GPS衛(wèi)星系統(tǒng)、L波段通信衛(wèi)星和全球參考站網(wǎng)絡(luò)實時傳遞高精度定位結(jié)果；OmniStar系統(tǒng)在陸地和航空領(lǐng)域提供高精度定位和監(jiān)測服務(wù)，提供的改正信息可使GPS接收機的定位精度最多提高100倍［7］，已在農(nóng)業(yè)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、航空、測繪、資產(chǎn)跟蹤和監(jiān)測等方面廣泛應(yīng)用；SeaStar系統(tǒng)主要向航海和海運業(yè)提供高性能導(dǎo)航定位服務(wù)，廣泛用于高精度和高完整性定位以及有特殊導(dǎo)航需求的船只用戶。綜上，國外衛(wèi)星導(dǎo)航運營主要對外提供導(dǎo)航和定位等基礎(chǔ)服務(wù)，服務(wù)對象偏重于行業(yè)應(yīng)用，且國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)沒有衛(wèi)星通信和位置報告功能，基于位置服務(wù)嚴(yán)重依賴于其他無線通信網(wǎng)絡(luò)，無法獨立提供基于衛(wèi)星導(dǎo)航和衛(wèi)星通信的面向大眾的綜合信息服務(wù)。該綜合信息服務(wù)基于位置通過衛(wèi)星短信、移動短消息和互聯(lián)網(wǎng)信息等渠道，提供政府、交通、氣象、金融、娛樂和購物等深度增值信息。

2運營設(shè)計框架

目前，我國北斗系統(tǒng)只有1個國家級北斗一號信息服務(wù)系統(tǒng)和幾個行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)用于運營管理，且行業(yè)應(yīng)用尚處于初級階段，未達到國外專業(yè)級服務(wù)水準(zhǔn)。雖然各省市都在大力發(fā)展自己的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)，但存在各自為政和重復(fù)建設(shè)的問題，缺乏國家層面的統(tǒng)一規(guī)劃和頂層設(shè)計，不利于北斗產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。基于以上考慮，本文提出了一套國家級北斗衛(wèi)星導(dǎo)航運營管理體系，并據(jù)此設(shè)計了一套國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用綜合服務(wù)系統(tǒng)。該體系充分發(fā)揮北斗衛(wèi)星導(dǎo)航獨有的短報文通信和位置報告優(yōu)勢，將衛(wèi)星定位與短報文通信相結(jié)合，通過北斗短報文通信和合作運營商的移動通信網(wǎng)絡(luò)，對外提供基于位置的綜合信息服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航運營管理設(shè)計框架由1個位于北京的國家衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)平臺和多個區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)平臺組成，國家平臺設(shè)置綜合數(shù)據(jù)服務(wù)中心、門戶網(wǎng)站、管理中心、培訓(xùn)交流中心、呼叫中心和檢測認證中心等功能單元，區(qū)域平臺設(shè)置在線運營平臺、區(qū)域數(shù)據(jù)中心、運營服務(wù)中心、檢測認證中心、開發(fā)孵化中心、示范演示中心和區(qū)域衛(wèi)星增強網(wǎng)絡(luò)等功能單元，通過分布式服務(wù)網(wǎng)絡(luò)對外提供服務(wù)。國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用綜合服務(wù)系統(tǒng)面向政府、重大行業(yè)、國防動員和位置信息運營服務(wù)商開展服務(wù)，具有集導(dǎo)航、定位、通信和增值信息于一體的基于位置的綜合信息服務(wù)能力，通過提供豐富的位置信息，制定位置信息服務(wù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)交換和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，權(quán)威的新技術(shù)成果和產(chǎn)品動態(tài)信息，推動位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的分工細化和市場公平競爭，為企業(yè)運營服務(wù)創(chuàng)新和拓展市場提供支撐，從而降低企業(yè)運營和用戶成本，推動我國位置信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3關(guān)鍵技術(shù)

國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用綜合服務(wù)系統(tǒng)包括以下5種關(guān)鍵技術(shù)：1）基于位置服務(wù)：通過電信運營商的無線電通信網(wǎng)絡(luò)或外部定位方式（如GPS和北斗等）獲取移動終端用戶的位置信息（地理或大地坐標(biāo)），在GIS平臺支持下，為用戶提供相應(yīng)的增值業(yè)務(wù)服務(wù)。2）衛(wèi)星增強：通過地面、空中或衛(wèi)星設(shè)施，采用差分、偽衛(wèi)星和監(jiān)測等技術(shù)，提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總體性能，以解決現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性、精確性、可用性和服務(wù)連續(xù)性問題。3）分布式服務(wù)：通過部署分布式資源共享服務(wù)器，將數(shù)據(jù)分散存儲于多臺獨立服務(wù)器上，并在每個分布式節(jié)點部署應(yīng)用服務(wù)程序，采用可擴展的系統(tǒng)架構(gòu)，利用多臺存儲和應(yīng)用服務(wù)器分擔(dān)系統(tǒng)負荷，利用目錄服務(wù)器定位存儲信息，從而解決傳統(tǒng)集中式服務(wù)系統(tǒng)的性能瓶頸問題，提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和擴展性。4）大數(shù)據(jù)：指需要應(yīng)用新處理模式才能具有更強決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對有意義數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理，通過加工實現(xiàn)數(shù)據(jù)的增值，包括數(shù)據(jù)抽取與集成、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)解釋。5）按需服務(wù)：采用先進的信息服務(wù)模型，提供信息接入及服務(wù)，根據(jù)各類用戶需求定制信息，自動識別并分解需求，組織并實時提供所需信息，包括訂閱分發(fā)、信息挖掘與組織和權(quán)限認證等技術(shù)。

4運營策略與服務(wù)模式

4．1運營策略為了向用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，整合和合理利用資源，推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用綜合服務(wù)系統(tǒng)將以自身為平臺，采用集中式產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計、研發(fā)和運營支撐模式，通過北斗衛(wèi)星無線電定位服務(wù)（RDSS）鏈路、地面互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等手段為用戶提供服務(wù)。本系統(tǒng)定位于整合位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)價值鏈，深度融合GIS、地圖、興趣點（POI）和增值信息等資源，打造開放、合作和共贏的位置服務(wù)平臺，創(chuàng)新位置服務(wù)的商務(wù)模式，通過位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，聚合位置服務(wù)終端、應(yīng)用和資源合作伙伴的能力，面向行業(yè)和大眾提供豐富的和有價值的綜合性一體化位置服務(wù)，促進位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展。

4．2服務(wù)模式國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用綜合服務(wù)系統(tǒng)對外提供北斗RDSS、增強定位信息、導(dǎo)航地理信息和深度增值信息4種服務(wù)。

4．2．1北斗RDSS服務(wù)北斗RDSS服務(wù)指使用北斗用戶終端，通過北斗RDSS鏈路將服務(wù)申請及內(nèi)容發(fā)送至北斗RDSS信息處理系統(tǒng)，并根據(jù)需要轉(zhuǎn)發(fā)至國家衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)平臺進行處理并反饋，從而實現(xiàn)位置信息的服務(wù)功能。北斗RDSS服務(wù)流程示意圖如圖1所示。圖1中，終端用戶使用RDSS服務(wù)時，首先由終端內(nèi)置的RDSS模塊通過北斗衛(wèi)星鏈路向北斗RDSS信息處理系統(tǒng)發(fā)送信息，包括服務(wù)申請、格式短信或自定義短信等。RDSS系統(tǒng)接收信息后，根據(jù)目的地址進行轉(zhuǎn)發(fā)，可通過RDSS鏈路直接發(fā)送至用戶終端，也可通過地面網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至國家平臺處理轉(zhuǎn)發(fā)，并將服務(wù)內(nèi)容、頻度和次數(shù)等用戶消費信息通知國家平臺進行計費。國家平臺接收服務(wù)信息后，將根據(jù)用戶申請的服務(wù)類型進行響應(yīng)，如需要發(fā)送手機短信則轉(zhuǎn)發(fā)至運營商短信服務(wù)平臺實現(xiàn)手機短信發(fā)送；如目的用戶為專業(yè)信息系統(tǒng)則通過互聯(lián)網(wǎng)進行轉(zhuǎn)發(fā)。國家平臺將用戶服務(wù)申請?zhí)幚硗瓿珊筮M行計費，至此完成1次用戶RDSS服務(wù)流程。北斗RDSS服務(wù)主要有北斗位置報告、北斗短信、應(yīng)急呼救、短信訂閱和北斗授時等服務(wù)，可廣泛應(yīng)用于海洋漁業(yè)、陸上交通、內(nèi)河運輸、空中監(jiān)控、大氣環(huán)境、公安消防、搶險救災(zāi)、野外探險以及老弱病殘等重點對象監(jiān)護等領(lǐng)域。

4．2．2增強定位信息服務(wù)增強定位信息服務(wù)指在全國范圍內(nèi)建設(shè)若干個北斗觀測基準(zhǔn)站，將基準(zhǔn)站的原始觀測信息數(shù)據(jù)傳輸至中國北斗增強服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，經(jīng)處理后形成星基增強系統(tǒng)差分信息，依托國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用綜合服務(wù)系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星等手段向地面用戶播發(fā)，提供m級的精確導(dǎo)航與定位服務(wù)。增強定位信息服務(wù)示意圖如圖2所示。圖2中，在全國范圍內(nèi)采用新建或合作方式建設(shè)150個星基基準(zhǔn)站、監(jiān)測站以及地基基準(zhǔn)站，將原始觀測數(shù)據(jù)通過專線匯集至國家或區(qū)域數(shù)據(jù)中心，經(jīng)處理后形成增強定位信息，通過國家平臺或北斗運行控制中心對外提供服務(wù)。數(shù)據(jù)產(chǎn)品主要有以下3種服務(wù)渠道：1）由國家平臺發(fā)送至北斗RDSS信息處理系統(tǒng)，利用北斗RDSS鏈路提供有償服務(wù)，用戶精度可達0．5～1．0m；2）由國家平臺至地面互聯(lián)網(wǎng)，利用移動互聯(lián)網(wǎng)提供有償服務(wù)，用戶精度可達0．02～1．00m；3）直接發(fā)送至北斗運行控制中心，利用北斗衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)（RNSS）鏈路提供免費服務(wù)，用戶精度可以達到2～5m。開通增強服務(wù)的用戶終端通過各種渠道接收衛(wèi)星增強信號后，經(jīng)解碼獲得增強信息數(shù)據(jù)產(chǎn)品，通過本地與初始定位信息進行綜合解算，從而完成精確定位導(dǎo)航功能。增強定位信息服務(wù)主要有精確導(dǎo)航服務(wù)、高精度大地測量數(shù)據(jù)產(chǎn)品、高精度靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品、高精度實時導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)產(chǎn)品、衛(wèi)星軌道和鐘差數(shù)據(jù)、實時差分?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)品以及大氣數(shù)據(jù)產(chǎn)品等，重點應(yīng)用于海洋監(jiān)測、國土測量、大壩監(jiān)測、城市建設(shè)、民用航空、高精度導(dǎo)航和精密農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

4．2．3導(dǎo)航地理信息服務(wù)導(dǎo)航地理信息服務(wù)指能夠提供本地搜索、公交、駕車、導(dǎo)航、動態(tài)圖層、地理編碼與反編碼等各類服務(wù)信息，運營模式可參照現(xiàn)有地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用商業(yè)模式，重點為重大行業(yè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，為位置信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供服務(wù)支撐，并可結(jié)合RDSS和增強定位信息等提供綜合性應(yīng)用服務(wù)。導(dǎo)航地理信息服務(wù)示意圖如圖3所示。圖3中，導(dǎo)航地理信息服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源主要圖3導(dǎo)航地理信息服務(wù)示意圖有2類：1）我國發(fā)射的天繪衛(wèi)星采集的地理影像數(shù)據(jù)，由地面站接收并處理，形成初加工數(shù)據(jù)產(chǎn)品并提供給地理信息服務(wù)系統(tǒng)；2）軍測地理信息系統(tǒng)將合作廠商采集的地理信息數(shù)據(jù)與自有數(shù)據(jù)融合處理，形成較齊全的地圖數(shù)據(jù)產(chǎn)品并提供給地理信息服務(wù)系統(tǒng)。地理信息服務(wù)系統(tǒng)將上述數(shù)據(jù)產(chǎn)品再次進行統(tǒng)一處理，形成最終地理信息數(shù)據(jù)并提供給國家平臺。國家平臺根據(jù)用戶需求或提供給區(qū)域平臺進行服務(wù)，或采用與其他服務(wù)相結(jié)合的方式提供綜合性應(yīng)用服務(wù)。導(dǎo)航地理信息主要產(chǎn)品有地理信息數(shù)據(jù)（覆蓋全國，包括偏遠山區(qū)和近海）、地理信息服務(wù)引擎及應(yīng)用服務(wù)接口、公益地理信息網(wǎng)站和手機應(yīng)用程序（APP），可面向大眾提供基于Web和手機APP的公益基礎(chǔ)地理信息服務(wù)，向第三方衛(wèi)星導(dǎo)航廠商提供地理信息數(shù)據(jù)、地理信息引擎和開發(fā)接口以便進行二次開發(fā)。

4．2．4深度增值信息服務(wù)深度增值信息服務(wù)指將基于位置服務(wù)的第三方增值信息引入國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用綜合服務(wù)系統(tǒng)并對外提供服務(wù)。信息內(nèi)容包括：政府部門涉及民生的內(nèi)容，如交通管理指引、氣象水文和街道門牌號碼等信息；周邊娛樂休閑場所位置、優(yōu)惠打折，影院播放等深度POI信息；結(jié)合位置信息與用戶習(xí)慣和愛好等進行廣告信息內(nèi)容定制與定點推送等服務(wù)。深度增值信息服務(wù)示意圖如圖4所示。圖4中，第三方增值信息均由增值信息服務(wù)系統(tǒng)接入?yún)^(qū)域平臺，進行統(tǒng)一處理后保存，并對需求用戶提供服務(wù)。例如，其他區(qū)域平臺需要調(diào)用本地增值信息服務(wù)時，首先向國家平臺進行申請，由國家平臺向本地區(qū)域平臺發(fā)出調(diào)度指令，本地區(qū)域平臺接收調(diào)度指令后，直接通過互聯(lián)網(wǎng)向申請服務(wù)的區(qū)域平臺提供相應(yīng)服務(wù)。同時，向國家平臺提供本次服務(wù)的管理信息，以便計費劃分。增值信息服務(wù)通過衛(wèi)星短信、手機短信和互聯(lián)網(wǎng)信息的形式向大眾提供增值信息訂閱服務(wù)，并向政府機關(guān)、企事業(yè)單位和第三方增值信息廠商提供增值信息平臺。

5結(jié)束語

針對我國北斗系統(tǒng)應(yīng)用落后于美國GPS的現(xiàn)狀和北斗系統(tǒng)與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃的問題，提出了一種適合我國國情的北斗系統(tǒng)運營管理模式，對北斗系統(tǒng)與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)進行頂層設(shè)計，并論述了運營框架、關(guān)鍵技術(shù)和服務(wù)模式。該運營管理模式充分利用北斗系統(tǒng)具有RDSS和RNSS雙衛(wèi)星鏈路的技術(shù)特點，將北斗系統(tǒng)的導(dǎo)航定位和短報文通信相結(jié)合，為北斗系統(tǒng)體系化應(yīng)用和關(guān)鍵領(lǐng)域的去GPS化提供了技術(shù)參考。

作者：雷明濤 薛松 單位：中國電子科技集團公司第二十八研究所