北斗导航位置服务平台的设计与开发实现

第四届中国卫星导航学术年会电子文集
Design and Development of Beidou Location Based Service Platform
Kaiyuan ZHANG, Rendong YING, Peilin LIU, Wenxian YU
Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China Email:happyeverydayzky@
Abstract: Location based services(LBS) has become one of the most rapidly developing scientific industry, and will definitely be extended to Beidou, one of four GNSS systems, as an application. Supported by Beidou satellite navigation system, we have developed a multi-functional LBS platform based on network technologies, GPRS, thread pool and some other techniques. This platform provides the users with a easy to use and friendly user interface. With this platform, many applications can be implemented such as tracking of users and setting digital fence. By system testing and evaluation, the platform is shown to be stable, accurate and reliable. To some extent, it will be helpful to develop the Beidou system in application areas. Keywords: Beidou; LBS; service platform; thread pool; GPRS;
北斗导航位置服务平台的设计与开发实现
张凯渊，应忍冬，刘佩林，郁文贤
上海交通大学，上海，中国，200240
Email:happyeverydayzky@
【摘要】位置服务相关产业已经发展成为增长最快的科技产业之一，而北斗作为全球四大卫星导航系 统，也必将重点拓展这一领域的应用。本文由北斗卫星导航系统的支撑，基于WEB网络技术、GPRS 技术、线程池技术等，开发了多功能的位置服务平台，制定了一套内部服务协议，为用户提供了简单、 方便并且美观的界面，实现了北斗终端的实时位置监控、历史轨迹回放、电子围栏报警等基于位置的 应用服务，并预留了扩展接口以待后续增加新的功能。平台经过实际测试，运行稳定，数据准确可靠， 具有较高的使用价值，为北斗卫星导航系统的应用拓展起到了一定的推动作用。 【关键词】北斗；位置服务；平台；线程池；GPRS；
1 引言
近年来，随着全球卫星定位技术的不断提高与完 善，位置服务相关产业已成为全球发展最快的科技产 业之一。基于GNSS卫星定位的位置服务，已在车辆 导航、车辆监控、特殊人群监护、贵重物品追踪等方 面有了相当广泛的应用，并且其应用范围仍在不断扩 大，具有非常大的发展潜力。近些年来，我国第二代 北斗卫星导航系统在不断地成熟与完善，卫星系统日 趋完整，支持北斗信号的终端产品也在渐渐实现从军 用领域到民用领域的覆盖。如何充分利用北斗卫星导 航系统的优势，将北斗系统与位置服务紧密融合并使 北斗起到支撑作用，对于北斗卫星导航系统的应用、 推广、以及完善等都有着非常重大的意义。 位置服务除了需要北斗等卫星导航系统的支撑，
资助信息：本论文由北斗导航与位置服务上海市重点实验室，及 北斗重大专项——北斗导航SoC设计与验证平台项目资助。
还需要一个功能强大的服务平台才能使其具体地实 现。目前，基于GPS卫星系统的位置服务平台已有比 较广泛的应用， 而基于北斗的相应服务仍未形成规模。 在国内外已有的位置服务平台中，也多是功能较单一 且比较依赖终端性能， 如文献[1]~[5]中的服务平台系统。 本文在这些基础上，基于北斗卫星导航系统支撑，设 计并实现一个位置服务平台，满足多用户的连接，并 向用户提供位置监控、轨迹回放、电子围栏以及健康 监测、运动监测等多功能的位置服务，并由一套自定 义的内部服务协议支持后续多功能的扩展；在一些特 殊情况下，还可以充分利用北斗系统特有的短报文功 能，实现高可靠、强实时、并且不受国际环境变化影 响的救援、指挥等功能，丰富北斗卫星导航系统在位 置服务领域的应用实例，为北斗卫星导航系统的应用 拓展起到一定的推动作用。

第四届中国卫星导航学术年会电子文集
2 系统概述
北斗导航位置服务平台是整个位置服务系统的核 心（见图1），负责统一管理终端、接收北斗终端定位 信息、对数据进行解译和存储、根据具体的服务内容 进行相应数据处理、提供用户服务展示界面等一系列 数据处理和服务功能。由位置服务平台管理的北斗终 端包括北斗定位模块和无线通信模块，通过北斗卫星 实现定位，并将定位信息和其他传感器信息（用于扩 展应用） 通过GPRS传输至位置服务平台， 传输的内容 由预设的内部服务协议确定。
心；前台包括基于javascript的浏览器端界面脚本和相 应的基于PHP的后端服务器， 以浏览器端脚本为核心。 具体如下：
Figure 2. LBS service platform overall structure 图 2.位置服务平台总体结构图
Internet
Figure 1. The overall system 图 1.整体服务系统图
位置服务平台最典型的应用服务场景为：北斗终 端根据接收到的北斗卫星信号进行定位，并将定位信 息定时传送到服务平台；位置服务平台接收北斗终端 发来的定位信息，将定位信息解译、转换，并存储于 服务器数据库中；当用户使用位置服务平台提供的服 务界面提出监控终端、轨迹回放等服务请求时，平台 的相应服务模块将提取相应的数据并进行处理，最终 将服务结果通过友好的界面呈现给用户。 除了定位信息相关的服务，位置服务平台也秉承 高扩展性的原则， 充分考虑与可能的其他系统的链接， 具备巨大的网络设备容量及信息处理能力， 并预留软、 硬件接口，使平台扩展简单易行。目前此位置服务平 台已扩展或计划扩展的应用服务包括电子围栏、健康 监控、运动计划、紧急情况救援指挥等多功能服务， 平台已预留了开放接口，未来将会有更多丰富实用的 应用服务在平台上实现。
后端服务器: 接收通过GPRS、 使用TCP/IP协议传 输的LBS定位信息和警报信息，进行数据解译，并将 其存入后台数据库中； 通过GPRS对终端相应参数进行 配置；执行基站定位和地址解译等附加服务操作。 数据库： 存储有终端上传的LBS数据和警报数据、 终端的注册数据、电子围栏数据等，以提供给前端 WEB显示和后台服务器查询所用。 用户界面：完成用户与平台的交互，提供用户 WEB界面，完成实时监控、轨迹回放、电子围栏以及 终端配置等各项功能。 前端服务器：连接前端显示和后端的部分，处理 用户浏览器端提交的请求，并根据不同的请求与后台 服务器、数据库进行交互。
3.2 平台内部服务协议
位置服务平台内部各模块使用自定义的服务协议 进行通信以及服务处理。服务协议以固定格式的报文 实现，通过TCP套接字传输。协议数据包结构如图3 所示。
3 平台设计与开发实现
3.1 平台总体结构
平台总体结构上可以分为前台和后台两部分，其 中后台包括后端服务器和数据库，以后端服务器为核
Figure 3.Message Structure of Protocol 图 3.协议数据包结构