北斗定位終端與PGIS的接入設計

林永宏 曾濤

隨著北斗定位終端應用的日益廣泛，終端與各類系統地接入設計越來越重要，文章通過北斗定位終端與警用地理信息系統（ PGIS）的接入設計，基于UDP協議結合內外網絡、前置內置服務架構，實現了北斗終端在公安系統的安全接入和應用，該方案對于定位終端與信息系統的接入設計具有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】北斗定位終端 PGIS

1 引言

目前，各地公安機關己建成的PGIS（警用地理信息系統）的定位信息是基于美國的GPS衛星定位系統，公安終端使用美國GPS安全隱患大，其次，極端應急下通信需要保障;北斗衛星導航系統是我國自主發展的、獨立運行的全球衛星導航系統，具有其他衛星導航系統不具備的功能短報文功能，能夠實現終端和北斗衛星或北斗地面服務站之間通過衛星信號進行雙向的信息傳遞，構建北斗應急通信系統，實現位置、狀態、應急信息和告警等數據信息的傳輸，在應急情況下保障數據信息的正常傳輸和通信能力。因此，公安部己將北斗應用列入了“十三五”規劃，力爭在“十三五”期間實現警用車輛衛星定位終端配備率達100%。對此，本文結合PGIS平臺與北斗定位終端的接入，設計并實現了基于內外網絡、前置內置服務架構與TCP/UDP報文接口的接入方案，具有一定的借鑒意義。

2 系統總體設計

2.1 網絡架構

基于北斗衛星導航的公共維穩綜合應用系統采用省市（州、消防總隊）兩級部署，各級系統分別利用本級的邊界設備接入本級的GPS、北斗等定位終端，其它定位應用系統可以通過本內外兩種方式與本級基于北斗衛星導航的公共安全維穩綜合應用系統對接。實現現場與后臺的實時聯動、多應用系統的充分融合、通訊網絡的多種支持以及自導航功能的充分結合。省市（州、消防總隊）兩級通過公安網進行直接對接，實現兩級平臺互聯互通。系統網絡架構如示意圖1所示。

2.2 多級分層的體系架構

指揮調度平臺的總體架構是一個多級的分層結構，嚴格按照公安業務相關要求設計，遵循“分層治理、松耦合、高實時”的原則，體系架構分為：

（1）基礎層：平臺搭建依托于公安的三級網絡，保證的數據和指令的互聯互通。

（2）設備層：各類硬件終端對接。

（3）共享交換層：各類數據級接口。

（4）數據中心：多個數據庫及數據訪問接口。

（5）支撐層：PGIS平臺、實時定位消息分發平臺、安全邊界接入平臺。

（6）應用系統層：不同用戶的業務含監控、指揮、預警管控。

作為支撐層最重要的平臺之一：PGIS平臺引入可視化地圖，實現指揮調度的可視化;PGIS平臺軟件由公安部統一組織開發，是根據統一的標準規范，具有部、省、市多級分布式部署特征的大型空間信息平臺軟件。

3 北斗定位終端接入設計

3.1 內外網絡及前置實時消息服務的設計

無論是北斗差分定位系統由差分基準站傳送的修正數據，還是北斗二代芯片接收頻點信號輸出原始觀測量至主控CPU再進一步進行坐標解算出位置、速度和時間等信息，都需要通過互聯網或專網傳輸到指揮控制中心進行調度，實時消息服務就是將傳統的終端協議轉換成為統一的報文格式，實現北斗等定位終端的接入。接入示意如圖2所示。

前置實時消息服務主要受理互聯網/專網上的GPS、北斗等定位終端以及其它定位平臺的定位信息，服務支持通過SOCKET協議方式建立連接，使用UDP/TCP協議接發送報文信息，前置實時消息服務與各終端、平臺連接獨立線程，前置實時消息服務器支持將目前傳統的GPS、北斗等定位終端協議轉成統一的報文格，將使與其它定位平臺實時消息協議保持一致，并對數據進行一天的緩存，保證在轉發到內網實時消息服務過程中出現異常情況下一天內的數據不丟失，恢復后可對緩存繼續傳輸。

內網實時消息服務主要受理前置實時消息服務、內網中其它定位平臺的定位信息，并提供統一的對外服務，在收到報文信息解析后將數據存入歷史表中，同時在收到定位信息是將終端狀態轉發至全省定位終端狀態信息服務，其中狀態信息分別為在線情況（在線、離線）和待命信息（待命、出動）兩種，內網實時消息服務主要采用UPD/TCP協議接發送報文信息。公安內網實時消息服務與前置實時消息服務基本一致，主要解析公安內網的定位終端、其它定位平臺。

3.2 接入設計中統一的報文格式

基于PGIS平臺開展實時消息應用，前置實時消息服務器通過“實時消息轉換服務”將北斗等定位終端協議轉成統一的報文格式，將使與其它定位平臺實時消息協議保持一致。

報文信息主要包括：訂閱信息、實時定位信息（定位設備編號、經度、緯度、速度、方向、高程、時間）、實時狀態信息、調動信息等，信息總格式如圖3所示。

包頭、包尾：指數據的幀邊界，包頭占用長度1字節，包尾占用長度1字節，其中本報文中的包頭固定為：OxAA，主要是用于區分數據中的開始，同時丟掉接入的數據。主信令：用于指定當前的報文信息目的占用1字節。包長：指包體的長度，從包長字節位置后的第一字節開始直到包尾的長度占用2字節，總長度不超過1018，如超過請發多個包。包體：報文信息的內容。檢驗：指從數據包的包頭開始，同后一字節異或，直到校驗前一字節，占用1字節。

3.3 接入通信數據包的設計

3.3.1 接口類型和參數

接口類型：SOCKET協議，參數見如表1、2、3所示：通信數據包的參數設計表、包頭定義及定位數據包體表。

其中包體長度只包括“數據體長度”，不包括“包頭”和“包尾部分”。

設備實時定位信息提取，主要是將接收的定位設備報文信息進行數據提取，包括【定位設備編號】【經度】【緯度】【速度】【方向】【高程】【星數】【時間】，并以最新的一條數據為準，作為實時信息。

3.3.2 UDP協議消息接入的編寫

Void SendDataO//功能：向服務器發送定位報文數據

3.4 測試結果

我們建立500個終端加載后的并發響應接入測試，通過北斗終端50、100、200、300個用戶的并發接入測試其系統整體響應時間，測試結果如表4所示。數據分析結合對省級、市級及其所轄地級市的實際使用情況看，3秒可以完成大部分定位、調度和越界報警等接入功能。

4 結語

通過北斗導航定位終端在警用信息系統的接入設計，實現和完善了反應快速、打防精確的指揮決策體系，北斗終端與PGIS的接入報文設計有效地支撐了整個調度系統的完備性，項目實踐結果說明利用UDP協議，結合接入架構的內外網絡、前置內置服務架構設計可以保障公安綜合指揮系統的安全營運。

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