運(yùn)輸領(lǐng)域北斗應(yīng)用方案設(shè)計(jì)研究

劉小兵，周鈺凱，王劍

( 1. 國(guó)能鐵路裝備公司陜西分公司, 陜西 神木 719316；2. 北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院, 北京 100044 )

0 引言

隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)的不斷完善，該系統(tǒng)在運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得顯著的成果，為運(yùn)輸企業(yè)提供全方位的支持和服務(wù)[1-2]. 在北斗應(yīng)用相關(guān)政策的積極推動(dòng)下，BDS應(yīng)用將進(jìn)一步促進(jìn)運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展，同時(shí)也將帶來(lái)巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益. 在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，隨著B(niǎo)DS服務(wù)能力的提升，衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用向BDS應(yīng)用過(guò)渡的問(wèn)題亟待解決[3]，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)品的使用水平，并逐步過(guò)渡到以BDS應(yīng)用為主、兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)體制上來(lái). 在鐵路運(yùn)輸業(yè)務(wù)領(lǐng)域中，于進(jìn)江等[4]利用北斗高精度定位的原理對(duì)邊坡位移數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)傳輸和及時(shí)預(yù)警，同時(shí)利用北斗區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)提高了設(shè)備利用率；彭其淵等[5]利用北斗技術(shù)對(duì)集裝箱進(jìn)行實(shí)時(shí)定位追蹤，提高鐵路集裝箱運(yùn)輸作業(yè)效率和信息化管理水平. 在港口業(yè)務(wù)領(lǐng)域中，王立端等[6]對(duì)BDS在不同場(chǎng)景中的性能指標(biāo)要求進(jìn)行分級(jí)，并在上海港實(shí)際作業(yè)中驗(yàn)證了BDS對(duì)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(real-time kinematic, RTK)定向解算固定率提升約13%；牛帥等[7]利用北斗定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)了港口安全預(yù)警檢測(cè)設(shè)備的統(tǒng)一管控. 在航運(yùn)業(yè)務(wù)領(lǐng)域中，史向陽(yáng)[8]利用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮并分包發(fā)送，結(jié)合北斗短報(bào)文的多媒體數(shù)據(jù)壓縮要求，設(shè)計(jì)出基于北斗短報(bào)文的海上多媒體數(shù)據(jù)傳輸方案. 總體而言，目前基于BDS的研究和應(yīng)用內(nèi)容較為分散，阻礙了BDS和運(yùn)輸領(lǐng)域的高度融合，制約了BDS在運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)智能化中的規(guī)模化和體系化應(yīng)用. 通過(guò)在國(guó)能集團(tuán)建設(shè)示范應(yīng)用的方式實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)和社會(huì)示范效應(yīng)，向相關(guān)產(chǎn)業(yè)輻射推廣，形成北斗產(chǎn)業(yè)鏈，可以促進(jìn)整個(gè)BDS應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展.

針對(duì)上述應(yīng)用需求和研究?jī)?nèi)容，結(jié)合狀態(tài)信息獲取與監(jiān)測(cè)技術(shù)、多模通信技術(shù)、多系統(tǒng)時(shí)間校準(zhǔn)與同步等技術(shù)，開(kāi)展北斗應(yīng)用數(shù)據(jù)中心接口、國(guó)能集團(tuán)北斗衛(wèi)星運(yùn)維監(jiān)測(cè)服務(wù)平臺(tái)等技術(shù)方案設(shè)計(jì). 設(shè)計(jì)北斗衛(wèi)星運(yùn)維監(jiān)測(cè)服務(wù)平臺(tái)，在系統(tǒng)框架、功能設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)體系等方面考慮平臺(tái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)運(yùn)營(yíng)能力和服務(wù)能力，按照統(tǒng)籌規(guī)劃、總體設(shè)計(jì)、分期實(shí)施的原則，滿(mǎn)足國(guó)家能源集團(tuán)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“國(guó)能集團(tuán)”)整體綜合性位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，對(duì)不同的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用推廣等方面按照分步、分類(lèi)進(jìn)行實(shí)施和推進(jìn).

本方案主要從總體架構(gòu)、系統(tǒng)組成、平臺(tái)設(shè)計(jì)三個(gè)部分進(jìn)行展開(kāi). 總體架構(gòu)部分詳細(xì)介紹了基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、平臺(tái)服務(wù)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層四個(gè)層面的設(shè)計(jì)方案；系統(tǒng)組成部分詳細(xì)描述了地基增強(qiáng)系統(tǒng)、隧道增強(qiáng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的內(nèi)容和應(yīng)用示例；平臺(tái)建設(shè)部分分別從基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備架構(gòu)、數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)、業(yè)務(wù)應(yīng)用體系架構(gòu)來(lái)提出國(guó)能集團(tuán)北斗衛(wèi)星運(yùn)維檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)建設(shè)方案.

1 總體架構(gòu)

北斗衛(wèi)星運(yùn)維監(jiān)測(cè)服務(wù)平臺(tái)是國(guó)能集團(tuán)運(yùn)維監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的重要組成部分，旨在形成集團(tuán)運(yùn)輸領(lǐng)域BDS建設(shè)的各類(lèi)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，并通過(guò)整合各子分公司北斗增強(qiáng)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)跨專(zhuān)業(yè)、跨單位、跨層級(jí)之間的業(yè)務(wù)協(xié)同和信息互通，推動(dòng)構(gòu)建高效便捷暢達(dá)的全產(chǎn)業(yè)一體化“平臺(tái)+應(yīng)用”管理體系.國(guó)能集團(tuán)北斗衛(wèi)星運(yùn)維監(jiān)測(cè)服務(wù)平臺(tái)的總體架構(gòu)如圖1所示，主要建設(shè)內(nèi)容包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、平臺(tái)服務(wù)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層等四個(gè)層面的建設(shè)工作，同時(shí)需要建設(shè)和完善綜合服務(wù)平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)體系、安全和運(yùn)維體系.

圖1 北斗衛(wèi)星運(yùn)維監(jiān)測(cè)服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)

1) 基礎(chǔ)設(shè)施層：主要包括數(shù)據(jù)采集和傳輸兩部分.

數(shù)據(jù)采集：支持BDS、GPS、GLONASS、Galileo的衛(wèi)星導(dǎo)航信息采集，通過(guò)布設(shè)北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)，使導(dǎo)航定位精度進(jìn)一步提升[9]. 同時(shí)建立高精度鐵路電子地圖[10]，通過(guò)多源信息融合實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的高效應(yīng)用.

數(shù)據(jù)傳輸：通過(guò)衛(wèi)星通信、光纖通信、專(zhuān)網(wǎng)GSM-R/LTE-R、公網(wǎng)3G/4G這四種主要的通信方式構(gòu)建出數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò). 基準(zhǔn)站到北斗服務(wù)分中心的則采用千兆專(zhuān)用光纖通道傳輸網(wǎng)絡(luò)，后者可基于專(zhuān)網(wǎng)移動(dòng)通信(如鐵路LTE-R)、公網(wǎng)移動(dòng)通信經(jīng)由安全設(shè)備接入，由各子分公司自行建設(shè).

2) 數(shù)據(jù)資源層：基礎(chǔ)設(shè)施層采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)傳輸后進(jìn)入數(shù)據(jù)資源層中相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中.

原始數(shù)據(jù)：包括地基增強(qiáng)數(shù)據(jù)、完好性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、高分全色影像、多普勒雷達(dá)影像.

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：包括基礎(chǔ)影像數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)線(xiàn)路圖數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)攝影數(shù)據(jù).

專(zhuān)題數(shù)據(jù)：包括建筑信息模型(building information modeling, BIM)模型數(shù)據(jù)、工程測(cè)繪數(shù)據(jù)、工程定位數(shù)據(jù)等.

管理數(shù)據(jù)：包括北斗終端數(shù)據(jù)、平臺(tái)用戶(hù)數(shù)據(jù)、平臺(tái)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)、平臺(tái)管理數(shù)據(jù).

3) 平臺(tái)服務(wù)層：數(shù)據(jù)資源層的數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)平臺(tái)服務(wù)層中的多元數(shù)據(jù)庫(kù)管理，再通過(guò)云計(jì)算挖掘系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(geographic information system, GIS)與服務(wù)管理中心來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于位置、通信和授時(shí)的各項(xiàng)服務(wù).

位置服務(wù)：完成實(shí)時(shí)定位和事后定位，同時(shí)完成定位后的數(shù)據(jù)下載.

通信服務(wù)：用于完成通信的建立、信息交互與數(shù)據(jù)下載.

授時(shí)服務(wù)：用于完成時(shí)間同步和校正，以及對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的下載.

4)業(yè)務(wù)應(yīng)用層：平臺(tái)服務(wù)層中的數(shù)據(jù)通過(guò)各類(lèi)通信協(xié)議傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的應(yīng)用與業(yè)務(wù)中，通過(guò)對(duì)不同數(shù)據(jù)的組合處理來(lái)實(shí)現(xiàn)物流檢測(cè)、車(chē)輛調(diào)度、施工防護(hù)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、物流監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)設(shè)施形變檢測(cè)[11]、線(xiàn)路平縱斷面檢測(cè)等不同功能.

2 系統(tǒng)組成

國(guó)能集團(tuán)北斗衛(wèi)星運(yùn)維監(jiān)測(cè)服務(wù)平臺(tái)主要由地基增強(qiáng)系統(tǒng)、終端設(shè)備、數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)四大部分組成，如圖2所示.

圖2 北斗衛(wèi)星運(yùn)維監(jiān)測(cè)服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)組成

地基增強(qiáng)系統(tǒng)北斗基準(zhǔn)站接收BDS、GPS、GLONASS的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)、星歷數(shù)據(jù)等，由通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處理后生成高精度定位觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用衛(wèi)星廣播、數(shù)字廣播、移動(dòng)通信等手段播發(fā)至BDS/GNSS增強(qiáng)用戶(hù)終端，并最終將定位終端的定位結(jié)果數(shù)據(jù)上報(bào)到數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行持久化存儲(chǔ)，以供數(shù)據(jù)挖掘和其他應(yīng)用使用. 建設(shè)北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，輔助實(shí)現(xiàn)高精度定位. 強(qiáng)化系統(tǒng)的集成與數(shù)據(jù)共享能力，提升了公共服務(wù)的水平和能力，滿(mǎn)足了大規(guī)模實(shí)時(shí)位置服務(wù)的需求.

隧道增強(qiáng)系統(tǒng)[12]主要用于在無(wú)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)覆蓋的隧道或無(wú)線(xiàn)高精定位信號(hào)差的站場(chǎng)進(jìn)行定位信號(hào)補(bǔ)強(qiáng)，隧道增強(qiáng)系統(tǒng)中的基準(zhǔn)單元接入衛(wèi)星定位系統(tǒng)，并通過(guò)中繼單元將定位信號(hào)進(jìn)行延展與增強(qiáng)，接入的終端最終通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)將自身數(shù)據(jù)上報(bào)到數(shù)據(jù)綜合處理平臺(tái).

數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)將包括定位數(shù)據(jù)在內(nèi)的各類(lèi)數(shù)據(jù)源抽取到臨時(shí)中間層后進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、集成，最后加載到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或數(shù)據(jù)集市中，成為聯(lián)機(jī)分析處理、數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)，并為最終的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供支撐和保障. 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主要對(duì)應(yīng)于鐵路運(yùn)輸、港口航運(yùn)、三項(xiàng)業(yè)務(wù).

1) 鐵路運(yùn)輸業(yè)務(wù)：主要實(shí)現(xiàn)邊坡動(dòng)態(tài)檢測(cè)、列車(chē)運(yùn)行預(yù)報(bào)、作業(yè)車(chē)防溜防撞、貨場(chǎng)安全智能管理、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全盯控等業(yè)務(wù). 北京某山區(qū)既有客貨鐵路線(xiàn)基于北斗技術(shù)設(shè)計(jì)出鐵路邊坡安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在監(jiān)測(cè)敏感點(diǎn)增設(shè)北斗監(jiān)測(cè)站，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)解算，并在平臺(tái)上實(shí)時(shí)發(fā)布監(jiān)測(cè)變化曲線(xiàn)，在通信質(zhì)量不佳的情況下利用北斗短報(bào)文進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了對(duì)邊坡形變狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為鐵路的實(shí)際運(yùn)營(yíng)安全提供切實(shí)保障；國(guó)能集團(tuán)包神鐵路基于北斗地基增強(qiáng)高精度定位技術(shù)設(shè)計(jì)出智能化安全防護(hù)設(shè)備，通過(guò)國(guó)家北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)提供的加速定位服務(wù)，縮短了現(xiàn)場(chǎng)高精度固定解的解算時(shí)間，有效地增強(qiáng)鐵路施工作業(yè)安全性和可控性，為鐵路運(yùn)輸安全有序運(yùn)營(yíng)提供支撐.

2) 港口業(yè)務(wù)：主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝船輔助控制、航道安全通行管理、堆場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、船舶到港預(yù)測(cè)、碼頭裝卸防碰撞等業(yè)務(wù). 廈門(mén)大小嶝造地工程利用北斗短報(bào)文通信與高精度導(dǎo)航系統(tǒng)，建立了船舶智能位置管理平臺(tái)，對(duì)船舶進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控管理；廣州港南沙四期全自動(dòng)化碼頭基于BDS實(shí)現(xiàn)了智慧型引導(dǎo)運(yùn)輸車(chē)(intelligent guided vehicle, IGV)在水平自動(dòng)化運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用，通過(guò)高精度的北斗衛(wèi)星定位結(jié)果與其他傳感器相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)IGV運(yùn)行的精準(zhǔn)控制，有效地消除了傳統(tǒng)集卡運(yùn)輸模式存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高作業(yè)效率.

3) 航運(yùn)業(yè)務(wù)：船隊(duì)航線(xiàn)檢測(cè)、北斗短報(bào)文指揮調(diào)度、海上電子圍欄、偏航預(yù)警、航線(xiàn)主動(dòng)避讓等業(yè)務(wù).國(guó)能集團(tuán)航運(yùn)有限公司開(kāi)展“基于北斗的大型船隊(duì)調(diào)度與安全監(jiān)控系統(tǒng)”的研究，進(jìn)行北斗船載監(jiān)控終端和岸基指揮型接收機(jī)的研制，開(kāi)展北斗衛(wèi)星無(wú)線(xiàn)電測(cè)定業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)鏈信息傳輸技術(shù)研究，解決了北斗通信傳輸數(shù)據(jù)量小、可靠性不高等問(wèn)題，研制出北斗船舶航運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)彌補(bǔ)了我國(guó)航運(yùn)船隊(duì)監(jiān)控管理手段的不足[13].

3 平臺(tái)建設(shè)

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備架構(gòu)

北斗基礎(chǔ)設(shè)施屬于新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)范疇，包括北斗服務(wù)中心(數(shù)據(jù)中心)與現(xiàn)場(chǎng)邊緣實(shí)施設(shè)備，以及數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等. 其中，服務(wù)中心分層建設(shè)，路港航各子分公司自行建設(shè)北斗服務(wù)分中心，國(guó)能集團(tuán)設(shè)立數(shù)據(jù)匯集的集團(tuán)級(jí)服務(wù)中心.

1) 邊緣基礎(chǔ)設(shè)施

本文提出的設(shè)計(jì)方案中，將北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)、隧道增強(qiáng)網(wǎng)和定位相關(guān)接入終端設(shè)備都列為邊緣基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備.

北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重心，應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定國(guó)能集團(tuán)差分站建設(shè)規(guī)范[14-15]，由各子分公司自行建設(shè). 系統(tǒng)由地面北斗基準(zhǔn)站、控制中心系統(tǒng)、用戶(hù)服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成，提供實(shí)時(shí)分米級(jí)、厘米級(jí)，后處理毫米級(jí)高精度定位的基本服務(wù)能力.

隧道增強(qiáng)網(wǎng)是北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)的補(bǔ)充，通常在無(wú)衛(wèi)星信號(hào)覆蓋的隧道或需要無(wú)線(xiàn)高精度定位補(bǔ)強(qiáng)的站場(chǎng)進(jìn)行定位基站的架設(shè)，由各子分公司自行建設(shè).從實(shí)現(xiàn)技術(shù)區(qū)分，通常有基于超寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)(ultra wideband，UWB)的無(wú)線(xiàn)定位方式[16]和基于光纖轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的室內(nèi)定位方式[17]、基于衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)實(shí)時(shí)再生的室內(nèi)定位方式等，可根據(jù)實(shí)際擬定行業(yè)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè). 無(wú)論采用何種方式，隧道增強(qiáng)網(wǎng)都應(yīng)與北斗定位、慣性導(dǎo)航等技術(shù)融合，時(shí)間基準(zhǔn)、坐標(biāo)基準(zhǔn)與北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)一致.

接入終端是指具備高精度定位模塊的、可接入北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)或隧道增強(qiáng)網(wǎng)的終端設(shè)備，包括手持終端、車(chē)載終端、機(jī)載終端、船載終端、監(jiān)測(cè)終端(含固定安裝設(shè)備、無(wú)人機(jī)等)、穿戴設(shè)備等.

2) 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是指與北斗接入或播發(fā)數(shù)據(jù)相關(guān)的傳輸通道，主要包括基準(zhǔn)站到北斗服務(wù)分中心的傳輸網(wǎng)絡(luò)、接入終端到北斗服務(wù)分中心的通信網(wǎng)絡(luò)，前者最好采用千兆專(zhuān)用光纖通道，后者可基于專(zhuān)網(wǎng)移動(dòng)通信(如鐵路LTE-R)、公網(wǎng)移動(dòng)通信經(jīng)由安全設(shè)備接入，由各子分公司自行建設(shè).

3) 北斗服務(wù)中心

北斗服務(wù)中心分為子分公司服務(wù)分中心和集團(tuán)服務(wù)中心兩級(jí).

子分公司北斗服務(wù)分中心，通常隨北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)同步建設(shè)，可在子分公司私有云上部署，也可配置服務(wù)器雙機(jī)部署.

集團(tuán)北斗服務(wù)中心，采用超融合架構(gòu)建立私有云虛擬化環(huán)境，使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具備靈活的擴(kuò)展性和動(dòng)態(tài)管理能力. 云計(jì)算可基于主流的OpenStack標(biāo)準(zhǔn)框架，數(shù)據(jù)湖以大規(guī)模并行處理(massively parallel processor,MPP)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心建立數(shù)據(jù)庫(kù)集群，提供彈性的VCD服務(wù)、計(jì)算服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)等.

3.2 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)

國(guó)能集團(tuán)北斗服務(wù)中心基于基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(infrastructure as a service, IaaS)形成平臺(tái)即服務(wù)(platform as a service, PaaS)，是整個(gè)平臺(tái)建設(shè)的核心，從功能構(gòu)成上可分為數(shù)據(jù)治理服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)共享服務(wù)和監(jiān)控運(yùn)維服務(wù)四大部分.

1) 面向標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)治理

提供數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)計(jì)算等能力，根據(jù)數(shù)據(jù)源狀況和數(shù)據(jù)類(lèi)型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與非實(shí)時(shí)處理，支持統(tǒng)一調(diào)度分布式處理，并按照國(guó)能集團(tuán)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)對(duì)齊、數(shù)據(jù)脫敏等加工.

2) 面向湖倉(cāng)一體化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

與國(guó)能集團(tuán)數(shù)據(jù)湖對(duì)接，構(gòu)建北斗主題的湖倉(cāng)一體化數(shù)據(jù)資源池，包括BDS數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)以及北斗相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、主題數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)從操作型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(operation data store,ODS)、數(shù)據(jù)明細(xì)層(data warehouse detail, DWD)、數(shù)據(jù)中間層(data warehouse middle, DWM)到數(shù)據(jù)服務(wù)層(data warehouse servce, DWS)的海量數(shù)據(jù)分層分區(qū)存儲(chǔ).

3) 面向智能化的數(shù)據(jù)共享

基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)資源，利用先進(jìn)平臺(tái)服務(wù)組件，形成服務(wù)資源管理、數(shù)據(jù)開(kāi)放管理、數(shù)據(jù)流程管理等能力，向外提供API、SQL、時(shí)鐘、文件、消息(短報(bào)文)等標(biāo)準(zhǔn)化接口，主要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自助式訂閱共享智能服務(wù)功能.

4) 面向可視化的監(jiān)控運(yùn)維

利用統(tǒng)一運(yùn)維管理平臺(tái)，在云服務(wù)、云管理之外提供可視化的系統(tǒng)管理服務(wù)和系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)[18]，主要包括多租戶(hù)管理、任務(wù)管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)地圖以及數(shù)據(jù)監(jiān)控日志、運(yùn)行監(jiān)控日志等功能.

路港航子分公司級(jí)北斗服務(wù)分中心建設(shè)遵循相關(guān)要求自行開(kāi)展，主要包括位置解算、地圖管理、基準(zhǔn)站管理等服務(wù).

3.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用體系架構(gòu)

應(yīng)用架構(gòu)分層：國(guó)能集團(tuán)應(yīng)用+路港航子分公司應(yīng)用，如圖3所示. 國(guó)能集團(tuán)應(yīng)用主要是基于一張圖，可整體或按路港航板塊或按子分公司分類(lèi)分級(jí)查看北斗基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況、車(chē)船設(shè)備位置軌跡信息、作業(yè)人員位置軌跡信息、生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息等.

圖3 應(yīng)用架構(gòu)分層

子分公司級(jí)應(yīng)用：

路：北斗定位、導(dǎo)航、通信、監(jiān)測(cè)、遙測(cè)功能在設(shè)備管理、生產(chǎn)作業(yè)、安全管控、環(huán)境感知、應(yīng)急指揮、智能調(diào)車(chē)、智能駕駛等方面的應(yīng)用；

港：在作業(yè)過(guò)程控制、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)防范、生產(chǎn)調(diào)度指揮、融合智能通信等方面的應(yīng)用；

航：在狀態(tài)監(jiān)控、航標(biāo)管理、航線(xiàn)跟蹤、應(yīng)急通信、安全管理、調(diào)度管理等方面的應(yīng)用.

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)運(yùn)輸行業(yè)對(duì)于北斗應(yīng)用的具體需求，提出一個(gè)基于BDS的應(yīng)用設(shè)計(jì)方案，并從總體架構(gòu)、系統(tǒng)組成、平臺(tái)建設(shè)三方面進(jìn)行了具體描述，旨在設(shè)計(jì)一個(gè)通用的方案，為運(yùn)輸領(lǐng)域智慧化應(yīng)用以及BDS規(guī)模化提供解決思路. 本方案實(shí)現(xiàn)了跨專(zhuān)業(yè)、跨單位、跨層級(jí)之間的業(yè)務(wù)協(xié)同和信息互通，避免了標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、信息不互通、數(shù)據(jù)不共享造成難以統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一使用的問(wèn)題，減少了重復(fù)建設(shè)與資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)智能化降本增效. 構(gòu)建出高效便捷暢達(dá)的全產(chǎn)業(yè)一體化“平臺(tái)+應(yīng)用”管理體系，利用天地互聯(lián)、統(tǒng)一基準(zhǔn)進(jìn)行時(shí)空融合，利用協(xié)同傳輸、數(shù)據(jù)挖掘、智能處理實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)和智能化集成應(yīng)用，為開(kāi)展運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)不同應(yīng)用場(chǎng)景的北斗服務(wù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)保障. 為BDS應(yīng)用單位提供高效、方便、快捷的信息服務(wù)渠道，引領(lǐng)、集聚、帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展. 未來(lái)，我們可以期待更加智能化的運(yùn)輸管理系統(tǒng)，通過(guò)BDS與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的深度融合，實(shí)現(xiàn)更高效、智能化的運(yùn)輸過(guò)程.