基于天通系統(tǒng)的位置服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

駱 盼，崔利東，王力權(quán)，陳煥東

（1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北石家莊050081；2.三沙國(guó)海信通科技發(fā)展有限公司，海南?？?73199）

0 引言

近年來基于位置服務(wù)[1-2]的應(yīng)用隨處可見，已經(jīng)融入到公眾的日常生活中，極大地方便了公眾在旅行或工作過程中對(duì)位置服務(wù)的需求，同時(shí)也產(chǎn)生了巨大的商業(yè)價(jià)值。但是，目前的位置服務(wù)平臺(tái)[3]幾乎都是利用地面移動(dòng)通信系統(tǒng)為傳輸途徑進(jìn)行位置搜集和管理。本文是在吸收現(xiàn)有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的位置服務(wù)平臺(tái)，以解決無地面移動(dòng)通信系統(tǒng)覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)位置服務(wù)短缺的問題。

國(guó)外在早些時(shí)候就已經(jīng)開始了對(duì)電動(dòng)汽車的研究，在電池管理和控制方面，已經(jīng)形成了一套比較完善的理論體系，國(guó)內(nèi)對(duì)電池管理系統(tǒng)的研究較晚，不過目前也已經(jīng)取得了重大突破[2]。

1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

位置服務(wù)平臺(tái)以衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)為通信渠道，將衛(wèi)星移動(dòng)通信終端位置作為數(shù)據(jù)采集源，通過位置服務(wù)平臺(tái)的處理與存儲(chǔ)，為企業(yè)的位置應(yīng)用提供服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 位置服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[4]中，主要有以下幾個(gè)部分：

①通信系統(tǒng)包括衛(wèi)星移動(dòng)終端和信關(guān)站，衛(wèi)星移動(dòng)終端可以采用多種手段獲取當(dāng)前位置，然后通過空口鏈路發(fā)送至信關(guān)站進(jìn)行處理，信關(guān)站將處理后的位置信息按照預(yù)定格式發(fā)送給位置服務(wù)平臺(tái)。

②位置服務(wù)平臺(tái)包括防火墻、位置服務(wù)器、位置客戶端、數(shù)據(jù)庫(kù)和配置管理終端，其中位置客戶端在物理位置上部署在用戶側(cè)。位置服務(wù)平臺(tái)接收到位置信息后，經(jīng)過分析和抽取處理后，將位置信息和用戶信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后根據(jù)用戶路由配置把用戶位置信息發(fā)送給位置客戶端。位置客戶端與用戶的企業(yè)位置應(yīng)用直接相連，它們之間的接口定義根據(jù)位置應(yīng)用的需求而變化。

③企業(yè)位置應(yīng)用是終端位置信息的使用者，企業(yè)可以根據(jù)終端位置信息進(jìn)行GIS地圖顯示，也可以進(jìn)行軌跡跟蹤和預(yù)測(cè)，還可以根據(jù)終端定位信息進(jìn)行搶險(xiǎn)和救援。

1.2 平臺(tái)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

位置服務(wù)平臺(tái)分為信息接入層、數(shù)據(jù)持久層、服務(wù)提供層、接口集成層和位置應(yīng)用層5個(gè)層面，如圖2所示。

圖2 位置服務(wù)平臺(tái)軟件架構(gòu)

在軟件架構(gòu)中，①信息接入層主要是完成衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)終端位置傳輸過程，包括標(biāo)準(zhǔn)短信、分組數(shù)據(jù)及空口協(xié)議等不同的傳輸途徑；②數(shù)據(jù)持久層是將信息接入層上報(bào)的位置信息進(jìn)行解析和存儲(chǔ)，同時(shí)還存儲(chǔ)用戶配置信息、網(wǎng)絡(luò)配置信息、策略配置信息和安全配置信息；③服務(wù)提供層主要運(yùn)行在位置服務(wù)器上，是整個(gè)位置服務(wù)平臺(tái)的核心層，負(fù)責(zé)響應(yīng)位置客戶端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求、管理客戶端的配置請(qǐng)求、校驗(yàn)用戶身份信息、執(zhí)行業(yè)務(wù)配置策略、保障安全配置策略及上報(bào)計(jì)費(fèi)信息等任務(wù)；④接口集成層運(yùn)行在位置客戶端，負(fù)責(zé)與企業(yè)應(yīng)用之間的接口適配工作，支持靈活擴(kuò)展；⑤位置應(yīng)用層是終端位置信息的最終使用者，一般企業(yè)已經(jīng)存在成熟的應(yīng)用模式，只需要將衛(wèi)星移動(dòng)終端位置信息融入到現(xiàn)有應(yīng)用中即可。

1.3 位置服務(wù)流程設(shè)計(jì)

位置服務(wù)流程中涉及的主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)點(diǎn)包括位置客戶端、位置服務(wù)器和衛(wèi)星移動(dòng)終端。主要流程包括客戶端登陸流程和位置請(qǐng)求上報(bào)流程，如圖3所示。

圖3 位置服務(wù)流程

①客戶端發(fā)送登陸請(qǐng)求到位置服務(wù)器；②位置服務(wù)器發(fā)送鑒權(quán)請(qǐng)求到位置客戶端，位置客戶端返回鑒權(quán)響應(yīng)消息；③位置服務(wù)器對(duì)客戶端鑒權(quán)成功后，發(fā)送登陸完成消息給位置客戶端，允許其進(jìn)行位置請(qǐng)求業(yè)務(wù)；④位置客戶端發(fā)送位置請(qǐng)求消息到位置服務(wù)器，位置服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)位置請(qǐng)求到衛(wèi)星終端；⑤衛(wèi)星終端上報(bào)位置信息到位置服務(wù)器，位置服務(wù)器處理后將位置信息發(fā)送給位置客戶端。

2 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

位置服務(wù)平臺(tái)涉及功能實(shí)體較多，既包含提供位置服務(wù)的服務(wù)器端和客戶端，又包含進(jìn)行數(shù)據(jù)持久化的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，還要實(shí)現(xiàn)配置管理系統(tǒng)。

位置服務(wù)采用C/S架構(gòu)[5]，分為服務(wù)器端和客戶端。服務(wù)器端部署在信關(guān)站通信機(jī)房，硬件采用高性能通用服務(wù)器，以Linux Cent OS為操作系統(tǒng)，開發(fā)語(yǔ)言為標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言?？蛻舳伺c服務(wù)器端接口采用TCP/IP傳輸協(xié)議，保證了位置信息傳輸過程中的實(shí)時(shí)性和完整性。

考慮到數(shù)據(jù)量大、穩(wěn)定性要求高及后續(xù)技術(shù)支撐有保障等數(shù)據(jù)庫(kù)需求特點(diǎn)，位置服務(wù)平臺(tái)采用商用的Oracle 11g數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)[6]。數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)中，生成了用戶信息表、終端位置表、用戶終端關(guān)系表、管理員表、安全過濾表及路由策略表等若干表格，達(dá)到了第三范式的實(shí)現(xiàn)要求。

配置管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)[7]，方便了軟件的維護(hù)和升級(jí)，同時(shí)也極大地降低了配置管理終端的軟硬件配置需求。配置管理系統(tǒng)服務(wù)器運(yùn)行在位置服務(wù)器上，采用Apache Tomcat作為Web應(yīng)用服務(wù)器容器軟件。配置管理界面對(duì)瀏覽器的要求較低，能夠兼容目前幾種主流的瀏覽器軟件。

3 運(yùn)營(yíng)效果

截止2018年1月底，位置服務(wù)平臺(tái)部署已半年有余，位置服務(wù)應(yīng)用也在多個(gè)行業(yè)和部門落地，包括公共安全部門、應(yīng)急管理部門及農(nóng)林水利行業(yè)相關(guān)部門等，用戶通過對(duì)所屬終端位置信息的掌握，開展行蹤監(jiān)控、應(yīng)急救生及作業(yè)人員調(diào)度等多種業(yè)務(wù)。位置服務(wù)平臺(tái)在2017年6月～2018年1月期間主要用戶的平臺(tái)使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況，如表1所示。

表1 平臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

基于衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的位置服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，在豐富衛(wèi)星移動(dòng)通信應(yīng)用的同時(shí)，也擴(kuò)展了位置服務(wù)應(yīng)用的地理范圍，填補(bǔ)了地面移動(dòng)通信系統(tǒng)覆蓋空白。在實(shí)際應(yīng)用中，目前該平臺(tái)主要服務(wù)于國(guó)家重點(diǎn)部門、行業(yè)和大型企事業(yè)單位，將來隨著通信系統(tǒng)的升級(jí)和位置服務(wù)應(yīng)用的深入發(fā)展，會(huì)繼續(xù)優(yōu)化和完善位置服務(wù)平臺(tái)，可以考慮面向普通用戶提供方便快捷的位置服務(wù)。另外，與現(xiàn)有地面移動(dòng)通信系統(tǒng)位置服務(wù)平臺(tái)的融合也是該平臺(tái)的發(fā)展方向之一。

[1]李勇,徐小濤,楊志紅,等.位置信息服務(wù)（LBS）關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2013.

[2]曹紅杰,陳應(yīng)東,劉丹.位置服務(wù)理論、技術(shù)與實(shí)踐[M].北京:科學(xué)出版社,2015.

[3]郭瑞量.基于移動(dòng)終端的位置服務(wù)（LBS）系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué),2013.

[4]李冶,高源.分層軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2017(13):89-90.

[5]亓?xí)造o.基于C/S架構(gòu)的軟件項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.

[6]秦靖,劉存勇.Oracle從入門到精通[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2014.

[7]Kumar B V,Sangeetha S,Subrahmanya S V.深入淺出J2EE架構(gòu)[M].宋梅,張學(xué)平,譯.北京:清華大學(xué)出版社,2006.