河北CORS管理及应用服务系统研究与实现

吴文坛,田 挚,王新广,史进志,莫雁寒

(河北省测绘资料档案馆,石家庄 050031)

河北CORS管理及应用服务系统研究与实现

吴文坛,田 挚,王新广,史进志,莫雁寒

(河北省测绘资料档案馆,石家庄 050031)

河北省连续运行参考站网实现了高精度位置服务和用户管理功能,但仍然存在系统结构、系统功能及操作习惯与实际管理和应用不协调的问题。本文针对连续运行参考站网管理与应用方面的实际需求与现状,深入研究了数据提取分析、地图加载、短信平台、网络实时动态定位后处理等关键技术,开发出基于河北连续运行参考站网的综合管理及应用服务系统,提高了系统的移动管理能力、管理水平及服务效率,已经在河北省开展了有效使用,进一步推动连续运行参考站网的广泛应用。

连续运行参考站;管理;应用服务

0 引言

连续运行卫星定位参考站网(continuously operational reference system,CORS)能提供实时差分信息服务,还能提供后差分解算等以及其它服务。CORS不再作为一个参考系统,它能提供各种相关综合服务[1]。当前,我国各省市CORS系统建设技术主要以天宝公司的虚拟参考站(virtual reference stations,VRS)技术和徕卡公司主辅站技术为主[2],其核心软件虽然具备一定的基础管理扩展功能,但结构、功能及操作习惯等与实际管理与应用有较大出入,而且使用效率低,缺少相关配套软件,存在较大的局限性[3-4],通常系统管理员需要对多个数据库进行操作才能完成一个用户的使用配置管理,操作步骤多、专业知识背景要求高且安全系数低,对用户实时轨迹、计时计费、短信平台服务方面尚无相关服务软件,尤其是在无网络信号没有可用的替代服务。CORS系统作为一个复杂的网络互联系统,涉及到各参考站点、控制中心、网络通讯设置等各项技术参数,以及收费运营过程中系统出现的各类问题,这些也需要建立一个管理及应用服务系统对该类数据进行有效的管理,以维护、保障系统的有效运行和提供高效的服务[5-7]。

本文结合河北省卫星定位综合服务系统(以下简称河北CORS)日常管理及应用服务工作的开展,在保障系统安全运营的前提下,以天宝公司基于层叠技术的可扩展基础设施平台(progressive infrastructure via overlaid technology,PIVOT)软件域构架的分布式安装模块为基础,深入研究挖掘潜在的信息资源,将涉及到不同网络区间的多类管理与所提供的多样化服务相融合,提供一个标准化管理与服务应用统一平台,优化系统运行环境,提高系统的移动管理能力、系统管理水平及系统服务效率[8]。

1 系统架构

1.1 系统总体架构

系统以PIVOT及河北CORS运营过程中的各类相关数据为源数据,以结构化查询语言数据库(structured query language,SQL)为系统基础,开发自动化处理分析模块,丰富与增强河北CORS系统的运营管理及服务能力。系统总体架构如图1所示。

1.2 硬件组成及网络拓扑结构

系统的硬件组成主要包括河北CORS数据处理与存储服务器、SQL服务器、数据接入、实时监控服务器以及服务发布服务器,详见图2。其中FTP功能配置在CORS观测原始数据服务器中,用户接入与PIVOT软件中数据发布(Trimble ntrip caster,TNC)模块服务器共用,协同运行。实时监控服务与PIVOT软件中集成监控模块(Trimble integrity manage,TIM)集成在同一服务器中,主要监控系统运行状态,对长时间上线却不产生系统数据流量和只接收系统差分数据却不返还NMEA信息的可疑用户进行实时监控。CORS数据处理器提供系统运行信息,网络服务器用于各类系统数据的服务内容的发布等。

图1 系统总体架构图

图2 网络拓扑结构示意图

各服务器分布信息具体如下:

1)网络服务器:管理系统、服务发布平台;短信服务平台;

2)TNC服务器:用户数据实时获取服务;服务自动监测工具;

3)SQL服务器:实时计费统计服务;系统运维统计服务;用户轨迹统计服务;当日用户定位信息备份服务;服务自动监测工具;可疑用户实时监控;

4)数据存储服务器:原始观测数据存储; RINEX数据提取编辑;质量分析服务;FTP服务;

5)数据处理服务器:VRS虚拟基站文件生成;事后模拟处理。

2 总体技术路线

系统实施分为六大步骤,即管理系统需求调研、论证,关键技术内容研究,系统设计,软件开发与集成。技术路线如图3所示。

主要研究内容包括河北CORS用户注册管理的规范化、用户空间信息的获取、系统运行信息分析、站点观测质量定量化分析、数据网络安全传输的加密机制、短信服务及监控平台、网络实时动态差分法(real-time kinematic,RTK)事后模拟处理等内容。

图3 系统技术路线图

3 系统关键技术

3.1 基于PIVOT的实时差分数据获取

CORS系统的VRS技术模式是一种双向通信模式,流动站用户需要将包含自己坐标的信息, 以NMEA0183 GPGGA格式发送至CORS数据中心,数据中心软件根据概略坐标计算出差分改正信息发送给用户,用户利用差分信号修正概略值从而得到厘米级的精确坐标,同时将修正后的精确坐标发送至数据中心服务器[9]。河北CORS系统提供采用TCP Socket的方式传送数据。系统开发利用C#语言对任意时刻用户登陆PIVOT后的实时信息进行提取,并记录到对应数据库中,满足准实时扣费和实时监控功能。

3.2 Adobe Flex开发技术

Flex采用GUI界面开发,使用基于XML的MXML语言。Flex具有多种组件,可实现网络服务、远程对象、图表制作、内建动画效果及互动界面等功能。Flex服务器也是客户端和XML网络服务及远程对象之间通讯的通路,在每个请求时都需要执行服务器端的模板,并不同的服务器上以服务方式运行各功能模块。由于客户端只需要载入一次,Flex应用程序的工作流被大大改善。系统基于Flex建立接口访问Web服务,对系统运行过程的状态分析与站点观测环境质量定量化进行分析。

3.3 基于MAS、SMGP的CORS短信服务平台开发技术

MAS是移动代理服务器的简称,并为集团客户提供的基于移动终端(包括短信、彩信等)的信息化应用服务。具有发送速度快、成功率高的特点,MAS业务是一个开放的业务平台,提供丰富的开发接口和文档,客户可根据实际需求定制和开发,与客户办公自动化等系统对接,实现自动推送各类通知短信的功能。中国电信SMGP协议是SMGW与其它网元设备进行短消息传输的接口协议。SMGW与ESME之间共有两种连接方式长连接和短连接,同时提供丰富的开发接口。CORS短信服务平台主要采用以上两种方式对系统状态、账户状态、账户实时余额、使用轨迹、使用详情、基站数据质量、电离层误差影响的实时监控等,为系统规范运营及高效的服务提供保障。

3.4 网络RTK事后模拟处理技术

在研究和改进电离层延迟、对流层延迟、卫星轨道误差、卫星钟差、多路径效应等系统误差分析与处理技术及单历元整周模糊度搜索技术的基础上开发网络RTK事后模拟模块,为用户提供无通信信号地区的快速替代服务。系统所采用的综合(分类)误差实时内插技术以及改进的基于聚类分析和相关距离法的QR奇偶检校法的新型RAIM算法,增大了事后处理时CORS网的站间距离[10],并具有识别和探测多个粗差方便快捷准确的优点,提高了网络RTK技术的可用性和定位效率,扩大了使用范围。

4 系统功能与实现

4.1 系统数据库建设

为满足系统建设,在对已有的SQL数据库表充分利用的情况下,构建新的SQL数据库表,主要存储的数据包括管理员信息、单位信息、用户账户信息、仪器信息、用户计费信息、用户缴费信息、用户消费信息、用户轨迹信息、站点及数据处理中心软硬件设备信息、故障处理信息、短信信息、事后模拟处理计算信息等。

4.2 系统功能模块建设

系统主要由WEB客户端和服务器端两部分构成,客户端由业务管理、系统管理、查询统计、短信平台等十一个功能模块构成,服务器端的功能主要涉及数据服务和处理部分,系统功能模块实现如图4所示。

图4 系统功能框架示意图

4.3 服务式模块建设

为大幅提高系统运行速度和访问效率,针对各功能模块对各类原始数据的具体需求,采用自动运行的后台服务程序开发方式进行日常数据的准备与计算,并可根据PIVOT软件运行的域服务器组进行灵活配置,具体后台服务实现如下:

1)PivotGPSPath服务;实现各类统计功能。

2)Pivot UserGPGGAInfo服务;每日零点后将当天登陆用户返回信息导出,生成数据和日志文件。

3)Pivot LoginCheck服务;实时计算用户的余额。

4)Pivot Run Analyse服务;统计当日系统的使用情况供“图形分析”模块使用。

5)Pivot Useroutinfo服务;实时记录用户发回的位置信息,直接提供的是计费统计的原始数据。

6)Pivot MessagePlat服务;定时扫描后台数据处理结果,对系统状态、运行情况、监控及用户账号等信息发送给用户移动终端,实现自动判断及互动收发等功能。

4.4 系统运行与应用

该系统研发项目为河北省地理信息局2013年度科研专项课题,是在河北CORS对厘米级定位服务实行收费运营,用户对系统服务提出了更高的要求的背景下提出并完成的,并于2010年4月正式投入使用。系统运行部分界面见图5～图8。

图5 系统登录界面

图6 在线用户定位信息

图7 用户登录统计

图8 轨迹查询与下载

系统自运行以来,主要服务于以下三类用户:

1)河北CORS厘米级定位服务使用者;主要提供账户状态、计费及定位查询统计、数据下载、短信平台、事后模拟处理等功能,已经广泛服务于测绘、土地管理、规划、交通、水利、气象、电力、石油、勘察、天然气、国防等多个行业用户。

2)部门、单位管理及行业监督等管理用户;主要提供了轨迹监控、查询统计分析等功能。

3)河北CORS系统管理及维护人员;提供了日常业务管理、各类查询与统计分析、日志管理、资源信息管理、系统配置管理等功能。

5 结束语

本文将涉及CORS相关的多种管理及应用服务功能相结合,并首次以当前国内外最为先进的网络RTK软件PIVOT为研究出发点,对PIVOT异构网络内部数据及潜在信息进行深入挖掘,减少信息的分散性,并结合以天地图为基础的地理信息共享平台实现了可视化管理及高效的相关应用服务提供,为河北CORS系统的位置服务提供了新的运营思路,系统的推广运用将助推城市信息化建设的进程,促进作为城市基础设施之一的CORS系统的管理及应用服务水平迈向一个新的台阶,极大程度上节约了人力物力,提高了工作效率。

[1] 曹立,张现礼,吴文坛.河北省卫星定位综合服务系统建设综述[J].测绘通报,2010(增刊):1-4.

[2] 田挚,吴文坛,潘然,等.连续运行参考站网建设与应用实务[M].西安:西安地图出版社,2013:25-27.

[3] 李英冰,陈中新.基于互联网的CORS数据管理与质量检查系统开发[J].测绘科学,2009,34(6):96-98.

[4] 高奋生,王芙蓉,周亮,等.面向用户对象的CORS运维服务综合体系研究[J].测绘科学,2012,37(4):79-81,84.

[5] 李林阳,吕志平,陈正声,等.海量连续运行参考站网数据云存储模型[J].导航定位学报,2014,2(3):64-70,86.

[6] 韩红超,符华年,张旭东.NBCORS综合管理系统的设计与实现[J].地理空间信息,2013,11(6):39-40,50.

[7] 杨光.面向CORS服务的管理信息系统的研究与开发[J].测绘通报,2012(6):7-9,18.

[8] 朱丽强,陈中新.CORS系统异构信息融合管理的研究与实现[J].城市勘测,2010(5):72-74.

[9] 李英冰,陈中新.基于互联网的CORS数据管理与质量检查系统开发[J].测绘科学,2009,34(6):96-98.

[10]田宗彪,章磊.一种改进的综合误差内插算法研究[J].导航定位学报,2013,1(4):93-97.

Research and Reality of Management and Application Service System of Hebei CORS

WU Wentan,TIAN Zhi,WANG Xinguang,SHI Jinzhi,MO Yanhan
(Hebei Provincial Archives of Surveying and Mapping,Shijiazhuang 050031,China)

High precision location service and user management have been realized by Hebei continuously operating reference stations(CORS),but there still exist some problems such as system structure,function and operation habit is difficult to adapt to the actual management work.According to the current situation and actual demands of CORS management and application,the paper makes an intensive study of data extraction and analysis,map loading,short message service platform,network real-time kinematic post-processing technology.etc.and develops an integrated management and application service system based on Hebei CORS.The result improves the mobile management ability,level and service efficiency of Hebei CORS and has been effectively used in Hebei Province,it further promotes the wide application of CORS.

CORS;management;application service

P228

A

2095-4999(2015)-04-0114-05

2014-10-18

河北省科学技术厅科技惠民工程:动态更新省级基础地理信息研究。

吴文坛(1979—),男,湖北枝江人,硕士,高级工程师,主要从事CORS系统建设、运营维护及推广应用的工作。

吴文坛,田挚,王新广,等.河北CORS管理及应用服务系统研究与实现[J].导航定位学报,2015,3(4):114-118.WU Wentan,TIAN Zhi,WANG Xinguang,et al.Research and Reality of Management and Application Service System of Hebei CORS[J].Journal of Navigation and Positioning,2015,3(4):114-118.

10.16547/j.cnki.10-1096.20150423