北斗智慧景区位置服务系统设计与实践

王 垚，王 腾，郑迎春，袁永卫，杜 凯

(1.卫星导航系统与装备技术国家重点实验室，河北 石家庄 050081；2.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081)

北斗智慧景区位置服务系统设计与实践

王 垚，王 腾，郑迎春，袁永卫，杜 凯

(1.卫星导航系统与装备技术国家重点实验室，河北 石家庄 050081；2.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081)

针对国家对智慧景区的建设需求，提出了一种基于北斗导航的智慧景区位置服务系统体系架构，并深入分析了广域连续覆盖定位技术、广域连续覆盖通信技术等关键技术内涵。以九寨沟风景名胜区为试点，开展了九寨沟智慧景区位置服务系统的研制与布署，该系统将北斗导航技术、伪卫星增强技术、差分高精度增强技术和智能位置服务技术相结合，具备游客位置服务、景区精细化管理与应急事件处理三大应用服务。通过实际测试，满足50 000用户的同时接入，响应时间小于2 s，已全面支持九寨沟景区的日常化管理。

北斗卫星导航系统；智慧景区；位置服务；景区管理

0 引言

随着国家经济的快速持续发展和居民生活质量的提高，旅游业成为当今发展最快的产业之一，它不仅市场广泛发展潜力巨大，而且对周围经济有很好的带动效应，因此发展旅游业成为促进国家经济的重要手段[1]。然而随着发展景区管理不到位、服务质量跟不上、导游信息匮乏和游客管理困难等问题不断突出出来，在此背景下，国家提出了发展智慧旅游的发展战略[2]，以高科技手段为游客和景区提供智慧的服务和管理措施，力争把我国的旅游业发展成为集高科技和高信息含量和知识密集型的现代化产业。

以九寨沟风景名胜区对智慧景区的建设需求为设计输入[3]，探索性地提出了一种北斗智慧景区位置服务系统架构，具备“双向、团队、信息推送、远程交互”等技术特征[4]，并已在九寨沟景区实地布署与运行，提高了景区管理的智能化水平。该系统是我国北斗系统在景区的首次应用，是北斗系统产业化推广的重要一步，未来可形成统一的标准，推广到其他国家级智慧景区[5-6]。

1 北斗智慧景区位置服务系统

1.1 系统体系架构

北斗智慧景区的体系架构设计体现多网络集成、多业务融合、双向可交互、可配置与可扩展的特点。采用开放式、“云+端”的网络架构，如图1所示。底层包括广域定位网络与广域通信网络，解决景区内人、车、物的定位与通信问题，即在通信方面，融合互联网、移动互联网和北斗RDSS短报文通信技术；在定位方面，采用BDS/PLS双模兼容定位技术[7-8]和RTK高精度定位技术，提高在森林、山地的可用性，以及满足高精度定位的需求。

图1 北斗智慧景区系统体系架构

在后端的旅游服务平台方面，建设云存储、大数据挖掘与预测、位置服务和搜救服务[12]等平台，通过数据交换关口与各种电商平台、地图服务商、社交媒体、其他运营商进行连接，可以为用户提供个性化的位置服务信息。按照服务对象，终端可分为大众用户终端和专用终端两类。大众终端一般基于个人智能手机或平板，享受一站式注册、移动支付和智能推送等服务。

1.2 广域连续覆盖定位技术

广域连续覆盖定位以北斗卫星导航技术为基础，融合北斗伪卫星技术和北斗差分增强技术等，以满足各种用户的(室内外)的定位需求[8]，如图2所示。其中北斗伪卫星是为了解决终端定位连续性与定位精度而提出的一种技术。伪卫星是指一种能发射导航信号的设备，其组成主要包括伪卫星同步接收机和伪卫星信号发射机。与空间卫星相比，伪卫星具有相似的信号发射能力，不同的是伪卫星的模块自由度更大，可以安装在各类模块上，且可以具有更灵活的可控性及相应特点。

图2 广域连续定位技术

1.3 广域连续覆盖通信技术

为了保障用户终端在景区通信的连续性，尤其是应急情况下的应急通信，智慧景区广域通信技术融合移动通信、WIFI通信以及北斗短报文通信，形成“天地一体”的通信网络，如图3所示。

图3 景区广域通信网络

在正常情况下，大众终端通过WIFI或3G、4G与后台进行信息交互，专用终端通过移动通信与后台进行信息交互。而在应急情况下，即由于各种原因导致移动通信网络不稳定或瘫痪，则终端自动通过北斗RDSS实现与后台的信息交互。其中，由于大众终端不具备北斗短报文通信功能，其可通过蓝牙与附近的北斗RDSS基站进行配对，把交互的信息通过该基站经北斗GEO卫星发送到后台中。若景区指挥中心不具备接收北斗短报文通信能力，则可由北斗景区应急报务中心把终端上报的通信内容经过有线通信网传输到景区指挥中心，从而保障终端与后台通信的可用性。

2 北斗智慧景区的建设实践

2.1 系统组成

基于九寨沟景区对位置服务、智能管理和应急搜救等方面的需求，通过构建位置服务网络，结合景区无线通信网络，与智能管理与搜救平台集成，实现景区内人、车辆管理调度需求和突发事件的处理。系统主要由位置服务网络、综合数据处理中心、增强系统和用户终端四大部分组成，如图4示。

图4 九寨沟北斗智慧景区管理系统

2.2 系统布署情况

2.2.1 北斗增强网

北斗增强网包括北斗伪卫星网络和北斗CORS站，如图5和图6所示。在盆景滩和老虎海等7个点位安装了北斗/GPS伪卫星，在沟口与诺日朗中心站分别安装了2台北斗CORS站，从而提高了整个景区卫星导航定位的可用性、连续性和定位精度。

图5 北斗直发式伪卫星

图6 北斗CORS站

2.2.2 节点定位服务终端

分别在游客服务中心、沟口车站、扎如寺车站和双龙海车站等19个车站安装了60台节点定位服务终端，如图7所示。具备RFID定位[9]和信息推送等功能，可覆盖整个景区，为游客提供便捷的游览信息。

图7 公告式节点定位服务终端

2.2.3 景区专用终端

景区专用终端分为管理类终端和搜救终端，如图8和图9所示。管理类终端用于日常情况下对景区工作人员、车辆、环境的管理，以及基于位置的服务；搜救类终端用于处理突发事件，具备北斗短报文通信功能[10]。

图8 管理类终端

图9 北斗搜救终端(指挥+手持)

2.2.4 系统后台布署

系统后台采用C/S架构[11]，服务端硬件组成包括1台数据处理服务器、1台数据存储服务器和1台GIS服务器。客户端硬件由2台电脑客户端组成。以上设备已布署在九寨沟管理局数字信息中心机房。客户端软件主界面如图10所示。

2.3 系统提供的服务

2.3.1 面向游客的位置服务

(1) 一卡式服务

游客在景区游客中心领取RFID卡片，并与游客的个人信息进行绑定。操作交互式节点定位服务终端，查询整个景区的景点分布与介绍、人员与团队位置信息、观光车位置信息和游客密度信息，自动规划导览线路，并可实现应急情况报警等。

游客在车站等候观光车辆时，节点定位服务终端通过读取游客RFID卡片信息[9]，把游客当前位置上报给位置服务平台，并为游客手机中推送团组其他人员位置等个性化定制信息；同时，节点定位服务终端可显示整个景区游客密度信息、即将到站观光车信息、附近景区点信息、公告信息以及游览小贴士等，方便游客合理规划游览路线，如图11所示。

图11 公告式节点定位服务终端位置服务

(2) 智能手机服务

游客扫描二维码如图12所示，下载“智慧九寨行APP”，分为印象、攻略、导游、求助和公告五大类型，并可与多个家人及好友绑定为团组，随时查询团组成员的位置信息，避免人员走散。可查询整个景区的密度分布和观光车位置信息，从而可在整个景区全程享受智能位置服务。

图12 手机APP位置服务

2.3.2 面向景区的智能化管理

景区管理人员利用综合数据处理平台实现景区内的智能化管理，包括游客流量统计、智能环境监控与数据统计、报警与应急搜救、景区信息发布、车辆调度和工作人员考勤管理。景区管理综合态势界面如图13所示。

图13 景区管理综合态势

(1) 游客流量与分布统计

通过九寨沟景区内的票务系统与门禁系统实现对实时进入景区的游客数量进行统计；通过景区内节点定位服务终端、移动通信基站和视频监控系统等多系统数据进行融合实现对景区内游客密度的统计，从而为景区内游客分流限行提供参考。

(2) 智能环境监控与数据统计

景区工作人员配备一台高精度环境监测终端，利用其实现环境参数(服务区域的水文、虫害、生物多样性和地质地表等)的实时上报。景区管理平台获得环境监测信息并存储，数据长期积累后，实现数据的统计，为景区管理人员保持景区生态环境提供支撑。

(3) 车辆监控与调度

系统对景区内的观光车、工作车的位置信息进行实时监控，可实现对车辆的语音调度。同时，可实现对车辆位置数据的二次处理，统计观光车每天跑的总里程、往返次数等，为制定合理的调度策略提供基础数据。

(4) 报警与应急搜救[12]

工作人员通过系统中任意终端实现报警，应急搜救平台收到报警信息并核实后，启动应急预案。结合出事地点附近工作人员位置信息，制定搜救方案。综合信息处理平台与搜救人员(指挥型/手持型搜救终端)实时双向通信(当3G无法工作时，利用RDSS短报文)，最终实现搜救人员到达报警位置并采取救援。

(5) 工作人员考勤管理

景区工作人员配备手持管理终端，包括保洁人员和车辆服务人员等。开始工作时，使手持管理终端接入示范系统中，以一定时间间隔上报其位置信息，工作结束后发送出网信息。景区管理平台根据上报的位置信息，完成工作量统计。

3 结束语

景区的发展需要遵循可持续发展战略，利用北斗导航等新一代信息技术，研制了“九寨沟智慧景区位置服务系统”，实现了景区内人、车辆和基础设施之间无缝连接与协调，对提升九寨沟景区旅游服务、精细化景区管理、突发事件的应急处理和生态资源保护等方面发挥重要的作用，并对国内其他景区的智能化进程起到辐射与带动作用。当前国际国内旅游发展环境发生了重大变革，旅游市场也呈现出新的特征。只有将科学管理理论同现代信息技术高度集成，实现人与自然和谐发展的低碳智能运营景区，这样的景区能够更有效地保护生态环境，为游客提供更优质的服务，为社会创造更大的价值。

[1] 陶 云,朱 芳.基于游客体验的智慧景区建设探讨一以自然景区为例[J].当代旅游,2013,3(10):34-39.

[2] 裴盈盈,袁国宏.智慧旅游浅析[J].当代经济,2012,8(5):356-371.

[3] 章小平,吴必虎.智慧景区管理与九寨沟案例研究[M].北京：清华大学出版社,2013.

[4] 冯 刚.景区旅客时空分流导航管理[M].北京:中国林业出版社,2011.

[5] YU Baoguo,YE Hongjun,GAN Xingli.The Research on Multi-Mode Pseudolite Network and its enhancement technology[C]∥China Satellite Navigation Conference,2011:38-42.

[6] 李雅宁,蔚保国,甘兴利.北斗室内导航伪卫星信号传播效应分析[J].测绘科学,2015(12):116-120.

[7] 何成龙.地基伪卫星系统多址测距误差的校正算法[J].中国空间科学技术,2015(5):8-14.

[8] 张春海,何成龙,王 垚.基于蜂窝构型的空基伪卫星定位网络[J].无线电工程,2012,42(10):1-3.

[9] 王永超,郭 瑞,包贵浩,等.低功耗有源RFID标签设计与实现[J].电子测量技术，2010(7):30-33.

[10]敬 铅，孔新兵.基于北斗和物联网技术的指挥旅游应用系统设计[J].移动通信,2013(15):15-18.

[11]吕 倩.基于云计算及物联网构建智慧校园[J].计算机科学,2011,38(B10):18-21.

[12]吴才聪，苏怀洪，褚天行,等.基于北斗的移动应急监控与指挥技术[J].数字通信世界,2011(12):60-63.

王 垚 男，(1983—)，博士，高级工程师。主要研究方向：智能导航与位置服务。

王 腾 男，(1980—)，博士，高级工程师。主要研究方向：数据管理、数据库、位置服务。

Design and Practice of Beidou Smart Scenic Spot Location Service System

WANG Yao,WANG Teng,ZHENG Ying-chun,YUAN Yong-wei,DU Kai

(1.StateKeyLaboratoryofSatelliteNavigationSystemandEquipmentTechnology,ShijiazhuangHebei050081,China;2.The54thResearchInstituteofCETC,ShijiazhuangHebei050081,China)

In view of national demand for the construction of smart scenic spot,this paper proposes a smart scenic spot location-based service (LBS) system architecture based on beidou navigation,and analyzes in depth the connotation of such key technologies as wide-area continuous positioning technology,wide-area continuous cover communication technology,etc.Taking Jiuzhaigou scenic spot as a pilot project,a smart scenic spot LBS system is developed and deployed.The system combines beidou navigation technology,pseudolite augmented technology,GNSS differential technology and intelligent LBS technology.It can provide such three application services as tourist location service,fine management and unexpected-event handling.The results of practical test show that this system can meet the synchronous access of 50,000 users and the response time is less than 2 s.It can support the routine management of Jiuzhaigou scenic spot at present.

Beidou satellite navigation system;smart scenic spot;LBS;scenic spot management

10.3969/j.issn.1003-3106.2016.11.01

王 垚,王 腾,郑迎春,等.北斗智慧景区位置服务系统设计与实践[J].无线电工程,2016,46(11):1-4，21.

2016-08-17

国家国际科技合作专项基金资助项目(2013DFA10540)；国家高技术研究发展计划(“863”计划)基金资助项目(2015AA124001)。

TP39

A

1003-3106(2016)11-0001-04