先進的衛(wèi)星GPS運營服務(wù)系統(tǒng)

高暉 王莉 富斌

　　引言



　　隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS）應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，GPS與GSM／CDMA的結(jié)合應(yīng)用已成為全球通信導(dǎo)航界的特點，其中，尤以汽車消費為主。通過對國際衛(wèi)星導(dǎo)航市場發(fā)展趨勢的分析，汽車導(dǎo)航始終在各種應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)最大的份額。據(jù)分析，汽車導(dǎo)航在1996—2003年間占據(jù)全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的30％—400％。



　　本文給出了一種先進的GPS運營服務(wù)系統(tǒng)的基本體系結(jié)構(gòu)，包括全國網(wǎng)省級網(wǎng)和地方級網(wǎng)。該系統(tǒng)將為用戶提供基于GSM網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)（SMS）與通用無線分組交換(GPRS)機制、基于衛(wèi)星通信鏈路的網(wǎng)絡(luò)通信、基于GPS／GSM的車載產(chǎn)品設(shè)備、針對多種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)集成等�？蔀槠髽I(yè)級客戶提供車隊管理服務(wù)，為中小型企業(yè)提供Client／Browser應(yīng)用，同時呼叫響應(yīng)中心將為用戶提供快速綜合響
應(yīng)服務(wù)。該服務(wù)網(wǎng)絡(luò)通過相試相應(yīng)拓展可為未來的個人消費類市場提供技術(shù)手段和技術(shù)保障。



　　2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)描述



　　該GPS運營服務(wù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可抽象成集中管理式分層嵌套的系統(tǒng)模型。服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的核心——運控管理中心（B0）在物理上可包含局部系統(tǒng)。



　　GPS運營服務(wù)平臺由一個運控管理中心和多個局部系統(tǒng)組成。運管中心和這些局部系統(tǒng)通過一個或多個通道相連。全局系統(tǒng)的功能是局部系統(tǒng)和通信系統(tǒng)全體功能的總和。它的主要設(shè)計思想是利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動通信技術(shù)、地理信息技術(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋全國的、多層次的、多嵌套的Telematics服務(wù)系統(tǒng)。



　　2.1 系統(tǒng)組成及各部分主要功能



　　整個系統(tǒng)由運控管理、通信處理、應(yīng)用管理、用戶終端和客戶服務(wù)響應(yīng)等五大部分組成。各組成部分的主要功能分述如下。



　　運控管理部分是全系統(tǒng)的管理控制中心，對系統(tǒng)全局進行業(yè)務(wù)與工況的實時監(jiān)控，為客戶提供銷售、安裝、入網(wǎng)注冊、告警響應(yīng)、數(shù)據(jù)存儲與管理、客戶服務(wù)、報告生成、賬單生成等全方位服務(wù)。它是對整個系統(tǒng)實施控制與管理的中心節(jié)點。



　　通信處理部分由一個主Hub（通信處理中心）和若干子Hub組成，在全系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)基于GSM的SMS／GPRS機制的實時數(shù)據(jù)收集、處理和分發(fā)。



　　應(yīng)用管理部分是由若干區(qū)域和行業(yè)應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)組成。它們是根據(jù)大型集團用戶的特定需求，或根據(jù)區(qū)域管理的需要而設(shè)置的業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)（也稱集團用戶管理系統(tǒng)）。每個業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)設(shè)有一個應(yīng)用子中心。根據(jù)其設(shè)置目的，這些應(yīng)用級子中心可分為地區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用中心和行業(yè)應(yīng)用中心。地區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用中心是為方便該地區(qū)基本服務(wù)管理需要而設(shè)置的，主要用于系統(tǒng)提供的通用服務(wù)的實時監(jiān)控與管理；行業(yè)應(yīng)用中心是為滿足行業(yè)用戶特殊服務(wù)的管理需要而設(shè)置的，用于包括通用服務(wù)在內(nèi)的行業(yè)增值服務(wù)與行業(yè)信息實時監(jiān)控管理。



　　用戶終端部分包括用戶終端和固定用戶終端兩大類。移動用戶終端主要是指安裝在用戶車輛、船只等移動載體上，具有定位、載體狀態(tài)信息采集、遇險告警求援等功能的終端設(shè)備；固定用戶終端通常是指安裝在固定地點，用于目標狀態(tài)信息采集、回傳，為管理部門提供實時遠程監(jiān)控信息的終端設(shè)備。根據(jù)用戶的不同需求，車載終端設(shè)備（TCU）可做成系列型譜，并留有接收亞米級GPS差分服務(wù)信息的接口。



　　客戶服務(wù)響應(yīng)部分主要由車隊管理系統(tǒng)（FMS）和呼叫中心（CallCenter）組成，為客戶提供中心導(dǎo)航、實時監(jiān)控和指揮調(diào)度等綜合信息。



　　上述各組成部分之間的關(guān)聯(lián)如圖1所示。







　　根據(jù)不同的應(yīng)用要求，系統(tǒng)可基于地面移動通信網(wǎng)絡(luò)的SMS/GPRS服務(wù)構(gòu)建三種不同的通信鏈路，以提高信息傳輸效率及其實時性；



　�。�1）運管+通信+應(yīng)用+響應(yīng)->用戶；



　�。�2）應(yīng)用+通信+響應(yīng)->用戶；



　�。�3）響應(yīng)+通信->用戶。



　　2.2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)



　　上述五大組成部分在技術(shù)實現(xiàn)上可分為下述六個層次，并且在物理上存在局部地域上的嵌套。



　　●應(yīng)用層：導(dǎo)航和業(yè)務(wù)服務(wù)層，主要包括車隊管理系統(tǒng)、呼叫響應(yīng)中心、調(diào)度指揮系統(tǒng)等。



　　●中間層：包括事務(wù)代理、安全認證、注冊等。



　　●服務(wù)層：包括Web服務(wù)、GIS服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)和通信服務(wù)。



　　●協(xié)議接口層：包括Hub網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、運控管理協(xié)議和應(yīng)用支持接口等。其中，Hub網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是由主Hub之間交換信息的規(guī)則和約定，也就是通信各方就如何通信達成的協(xié)定。



　　●通信處理層：基于GSM短信SMPP和CMPP機制下的服務(wù)數(shù)據(jù)收集、處理和分發(fā)，主要指Hub。



　　●網(wǎng)絡(luò)物理鏈路層：鏈接各組成部分的物理鏈路傳輸。



　　系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。







　　2.3 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)



　　圖3給出了全系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)示意。







　　其中：各區(qū)域應(yīng)用中心和行業(yè)應(yīng)用中心的服務(wù)數(shù)據(jù)既可通過本地子Hub實現(xiàn)終端的位置和狀態(tài)信息的采集、處理和分發(fā)，也可通過主Hub代理實現(xiàn)。



　　全國運控管理中心負責(zé)全系統(tǒng)工況和業(yè)務(wù)運營狀況的監(jiān)控，包括對各區(qū)域和行業(yè)應(yīng)用中心的運營實行監(jiān)控和管理，為各區(qū)域中心和行業(yè)應(yīng)用中心提供認證服務(wù)，在必要時指揮其他應(yīng)用中心接管出現(xiàn)故障的應(yīng)用中心的運營服務(wù)。同時，各區(qū)域和行業(yè)應(yīng)用中心在部分專業(yè)應(yīng)用上具有一定的獨立性。



　　各應(yīng)用子中心為服務(wù)層提供運控管理和服務(wù)支撐，在各應(yīng)用中心下可頒配置若干FMS軟件和服務(wù)響應(yīng)設(shè)施。



　　3 服務(wù)分發(fā)策略



　　車輛的位置和狀態(tài)信息以SMS／GPRS方式經(jīng)由地面移動通信網(wǎng)絡(luò)（GSM／CDMA）上行傳輸至系統(tǒng)通信處理中心（Hub），并由Hub存儲轉(zhuǎn)發(fā)至客戶端應(yīng)用子中心，用戶端com的Browser應(yīng)用和系統(tǒng)運管中心。



　　客戶端應(yīng)用子中心下發(fā)的調(diào)度管理、響應(yīng)控制信息以及GPS差分修正廣播信息由Hub經(jīng)地面移動通信網(wǎng)絡(luò)下行傳輸至車輛終端設(shè)備單元，完成系統(tǒng)服務(wù)分發(fā)過程。



　　4 結(jié)論



　　該GPS運營服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)先進成熟，已成功應(yīng)用于分布全球的6個國家。該系統(tǒng)的設(shè)計思路和相關(guān)技術(shù)可為多種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)集成應(yīng)用，企業(yè)級客戶的車隊管理，中小型企業(yè)的Client／Browser應(yīng)用，呼叫響應(yīng)中心集成等提供有益的參考與借鑒。系統(tǒng)可根據(jù)技術(shù)發(fā)展和用戶的需求進行相應(yīng)拓展，為未來個人導(dǎo)航消費類市場提供技術(shù)手段和技術(shù)保障。



　　高暉 中國天地衛(wèi)星股份有限公司，工學(xué)博土



　　王莉 中國天地衛(wèi)星股份有限公司，技術(shù)總監(jiān)，研究員



　　富斌 航天科拄創(chuàng)新中心 常務(wù)副主任商級工程師




摘自 中國電信