北斗智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與實踐

王 垚，王 騰，鄭迎春，袁永衛(wèi)，杜 凱

(1.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備技術(shù)國家重點實驗室，河北 石家莊 050081；2.中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

北斗智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與實踐

王 垚，王 騰，鄭迎春，袁永衛(wèi)，杜 凱

(1.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備技術(shù)國家重點實驗室，河北 石家莊 050081；2.中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

針對國家對智慧景區(qū)的建設(shè)需求，提出了一種基于北斗導(dǎo)航的智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)體系架構(gòu)，并深入分析了廣域連續(xù)覆蓋定位技術(shù)、廣域連續(xù)覆蓋通信技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)涵。以九寨溝風(fēng)景名勝區(qū)為試點，開展了九寨溝智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)的研制與布署，該系統(tǒng)將北斗導(dǎo)航技術(shù)、偽衛(wèi)星增強技術(shù)、差分高精度增強技術(shù)和智能位置服務(wù)技術(shù)相結(jié)合，具備游客位置服務(wù)、景區(qū)精細(xì)化管理與應(yīng)急事件處理三大應(yīng)用服務(wù)。通過實際測試，滿足50 000用戶的同時接入，響應(yīng)時間小于2 s，已全面支持九寨溝景區(qū)的日?；芾怼?/p>

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；智慧景區(qū)；位置服務(wù)；景區(qū)管理

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展和居民生活質(zhì)量的提高，旅游業(yè)成為當(dāng)今發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一，它不僅市場廣泛發(fā)展?jié)摿薮?，而且對周圍?jīng)濟(jì)有很好的帶動效應(yīng)，因此發(fā)展旅游業(yè)成為促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)的重要手段[1]。然而隨著發(fā)展景區(qū)管理不到位、服務(wù)質(zhì)量跟不上、導(dǎo)游信息匱乏和游客管理困難等問題不斷突出出來，在此背景下，國家提出了發(fā)展智慧旅游的發(fā)展戰(zhàn)略[2]，以高科技手段為游客和景區(qū)提供智慧的服務(wù)和管理措施，力爭把我國的旅游業(yè)發(fā)展成為集高科技和高信息含量和知識密集型的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)。

以九寨溝風(fēng)景名勝區(qū)對智慧景區(qū)的建設(shè)需求為設(shè)計輸入[3]，探索性地提出了一種北斗智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)，具備“雙向、團(tuán)隊、信息推送、遠(yuǎn)程交互”等技術(shù)特征[4]，并已在九寨溝景區(qū)實地布署與運行，提高了景區(qū)管理的智能化水平。該系統(tǒng)是我國北斗系統(tǒng)在景區(qū)的首次應(yīng)用，是北斗系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化推廣的重要一步，未來可形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，推廣到其他國家級智慧景區(qū)[5-6]。

1 北斗智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)體系架構(gòu)

北斗智慧景區(qū)的體系架構(gòu)設(shè)計體現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)集成、多業(yè)務(wù)融合、雙向可交互、可配置與可擴展的特點。采用開放式、“云+端”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖1所示。底層包括廣域定位網(wǎng)絡(luò)與廣域通信網(wǎng)絡(luò)，解決景區(qū)內(nèi)人、車、物的定位與通信問題，即在通信方面，融合互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和北斗RDSS短報文通信技術(shù)；在定位方面，采用BDS/PLS雙模兼容定位技術(shù)[7-8]和RTK高精度定位技術(shù)，提高在森林、山地的可用性，以及滿足高精度定位的需求。

圖1 北斗智慧景區(qū)系統(tǒng)體系架構(gòu)

在后端的旅游服務(wù)平臺方面，建設(shè)云存儲、大數(shù)據(jù)挖掘與預(yù)測、位置服務(wù)和搜救服務(wù)[12]等平臺，通過數(shù)據(jù)交換關(guān)口與各種電商平臺、地圖服務(wù)商、社交媒體、其他運營商進(jìn)行連接，可以為用戶提供個性化的位置服務(wù)信息。按照服務(wù)對象，終端可分為大眾用戶終端和專用終端兩類。大眾終端一般基于個人智能手機或平板，享受一站式注冊、移動支付和智能推送等服務(wù)。

1.2 廣域連續(xù)覆蓋定位技術(shù)

廣域連續(xù)覆蓋定位以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)為基礎(chǔ)，融合北斗偽衛(wèi)星技術(shù)和北斗差分增強技術(shù)等，以滿足各種用戶的(室內(nèi)外)的定位需求[8]，如圖2所示。其中北斗偽衛(wèi)星是為了解決終端定位連續(xù)性與定位精度而提出的一種技術(shù)。偽衛(wèi)星是指一種能發(fā)射導(dǎo)航信號的設(shè)備，其組成主要包括偽衛(wèi)星同步接收機和偽衛(wèi)星信號發(fā)射機。與空間衛(wèi)星相比，偽衛(wèi)星具有相似的信號發(fā)射能力，不同的是偽衛(wèi)星的模塊自由度更大，可以安裝在各類模塊上，且可以具有更靈活的可控性及相應(yīng)特點。

圖2 廣域連續(xù)定位技術(shù)

1.3 廣域連續(xù)覆蓋通信技術(shù)

為了保障用戶終端在景區(qū)通信的連續(xù)性，尤其是應(yīng)急情況下的應(yīng)急通信，智慧景區(qū)廣域通信技術(shù)融合移動通信、WIFI通信以及北斗短報文通信，形成“天地一體”的通信網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。

圖3 景區(qū)廣域通信網(wǎng)絡(luò)

在正常情況下，大眾終端通過WIFI或3G、4G與后臺進(jìn)行信息交互，專用終端通過移動通信與后臺進(jìn)行信息交互。而在應(yīng)急情況下，即由于各種原因?qū)е乱苿油ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或癱瘓，則終端自動通過北斗RDSS實現(xiàn)與后臺的信息交互。其中，由于大眾終端不具備北斗短報文通信功能，其可通過藍(lán)牙與附近的北斗RDSS基站進(jìn)行配對，把交互的信息通過該基站經(jīng)北斗GEO衛(wèi)星發(fā)送到后臺中。若景區(qū)指揮中心不具備接收北斗短報文通信能力，則可由北斗景區(qū)應(yīng)急報務(wù)中心把終端上報的通信內(nèi)容經(jīng)過有線通信網(wǎng)傳輸?shù)骄皡^(qū)指揮中心，從而保障終端與后臺通信的可用性。

2 北斗智慧景區(qū)的建設(shè)實踐

2.1 系統(tǒng)組成

基于九寨溝景區(qū)對位置服務(wù)、智能管理和應(yīng)急搜救等方面的需求，通過構(gòu)建位置服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合景區(qū)無線通信網(wǎng)絡(luò)，與智能管理與搜救平臺集成，實現(xiàn)景區(qū)內(nèi)人、車輛管理調(diào)度需求和突發(fā)事件的處理。系統(tǒng)主要由位置服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、綜合數(shù)據(jù)處理中心、增強系統(tǒng)和用戶終端四大部分組成，如圖4示。

圖4 九寨溝北斗智慧景區(qū)管理系統(tǒng)

2.2 系統(tǒng)布署情況

2.2.1 北斗增強網(wǎng)

北斗增強網(wǎng)包括北斗偽衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和北斗CORS站，如圖5和圖6所示。在盆景灘和老虎海等7個點位安裝了北斗/GPS偽衛(wèi)星，在溝口與諾日朗中心站分別安裝了2臺北斗CORS站，從而提高了整個景區(qū)衛(wèi)星導(dǎo)航定位的可用性、連續(xù)性和定位精度。

圖5 北斗直發(fā)式偽衛(wèi)星

圖6 北斗CORS站

2.2.2 節(jié)點定位服務(wù)終端

分別在游客服務(wù)中心、溝口車站、扎如寺車站和雙龍海車站等19個車站安裝了60臺節(jié)點定位服務(wù)終端，如圖7所示。具備RFID定位[9]和信息推送等功能，可覆蓋整個景區(qū)，為游客提供便捷的游覽信息。

圖7 公告式節(jié)點定位服務(wù)終端

2.2.3 景區(qū)專用終端

景區(qū)專用終端分為管理類終端和搜救終端，如圖8和圖9所示。管理類終端用于日常情況下對景區(qū)工作人員、車輛、環(huán)境的管理，以及基于位置的服務(wù)；搜救類終端用于處理突發(fā)事件，具備北斗短報文通信功能[10]。

圖8 管理類終端

圖9 北斗搜救終端(指揮+手持)

2.2.4 系統(tǒng)后臺布署

系統(tǒng)后臺采用C/S架構(gòu)[11]，服務(wù)端硬件組成包括1臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、1臺數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器和1臺GIS服務(wù)器?？蛻舳擞布?臺電腦客戶端組成。以上設(shè)備已布署在九寨溝管理局?jǐn)?shù)字信息中心機房?？蛻舳塑浖鹘缑嫒鐖D10所示。

2.3 系統(tǒng)提供的服務(wù)

2.3.1 面向游客的位置服務(wù)

(1) 一卡式服務(wù)

游客在景區(qū)游客中心領(lǐng)取RFID卡片，并與游客的個人信息進(jìn)行綁定。操作交互式節(jié)點定位服務(wù)終端，查詢整個景區(qū)的景點分布與介紹、人員與團(tuán)隊位置信息、觀光車位置信息和游客密度信息，自動規(guī)劃導(dǎo)覽線路，并可實現(xiàn)應(yīng)急情況報警等。

游客在車站等候觀光車輛時，節(jié)點定位服務(wù)終端通過讀取游客RFID卡片信息[9]，把游客當(dāng)前位置上報給位置服務(wù)平臺，并為游客手機中推送團(tuán)組其他人員位置等個性化定制信息；同時，節(jié)點定位服務(wù)終端可顯示整個景區(qū)游客密度信息、即將到站觀光車信息、附近景區(qū)點信息、公告信息以及游覽小貼士等，方便游客合理規(guī)劃游覽路線，如圖11所示。

圖11 公告式節(jié)點定位服務(wù)終端位置服務(wù)

(2) 智能手機服務(wù)

游客掃描二維碼如圖12所示，下載“智慧九寨行APP”，分為印象、攻略、導(dǎo)游、求助和公告五大類型，并可與多個家人及好友綁定為團(tuán)組，隨時查詢團(tuán)組成員的位置信息，避免人員走散?？刹樵冋麄€景區(qū)的密度分布和觀光車位置信息，從而可在整個景區(qū)全程享受智能位置服務(wù)。

圖12 手機APP位置服務(wù)

2.3.2 面向景區(qū)的智能化管理

景區(qū)管理人員利用綜合數(shù)據(jù)處理平臺實現(xiàn)景區(qū)內(nèi)的智能化管理，包括游客流量統(tǒng)計、智能環(huán)境監(jiān)控與數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報警與應(yīng)急搜救、景區(qū)信息發(fā)布、車輛調(diào)度和工作人員考勤管理。景區(qū)管理綜合態(tài)勢界面如圖13所示。

圖13 景區(qū)管理綜合態(tài)勢

(1) 游客流量與分布統(tǒng)計

通過九寨溝景區(qū)內(nèi)的票務(wù)系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)實現(xiàn)對實時進(jìn)入景區(qū)的游客數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計；通過景區(qū)內(nèi)節(jié)點定位服務(wù)終端、移動通信基站和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等多系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合實現(xiàn)對景區(qū)內(nèi)游客密度的統(tǒng)計，從而為景區(qū)內(nèi)游客分流限行提供參考。

(2) 智能環(huán)境監(jiān)控與數(shù)據(jù)統(tǒng)計

景區(qū)工作人員配備一臺高精度環(huán)境監(jiān)測終端，利用其實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)(服務(wù)區(qū)域的水文、蟲害、生物多樣性和地質(zhì)地表等)的實時上報。景區(qū)管理平臺獲得環(huán)境監(jiān)測信息并存儲，數(shù)據(jù)長期積累后，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，為景區(qū)管理人員保持景區(qū)生態(tài)環(huán)境提供支撐。

(3) 車輛監(jiān)控與調(diào)度

系統(tǒng)對景區(qū)內(nèi)的觀光車、工作車的位置信息進(jìn)行實時監(jiān)控，可實現(xiàn)對車輛的語音調(diào)度。同時，可實現(xiàn)對車輛位置數(shù)據(jù)的二次處理，統(tǒng)計觀光車每天跑的總里程、往返次數(shù)等，為制定合理的調(diào)度策略提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(4) 報警與應(yīng)急搜救[12]

工作人員通過系統(tǒng)中任意終端實現(xiàn)報警，應(yīng)急搜救平臺收到報警信息并核實后，啟動應(yīng)急預(yù)案。結(jié)合出事地點附近工作人員位置信息，制定搜救方案。綜合信息處理平臺與搜救人員(指揮型/手持型搜救終端)實時雙向通信(當(dāng)3G無法工作時，利用RDSS短報文)，最終實現(xiàn)搜救人員到達(dá)報警位置并采取救援。

(5) 工作人員考勤管理

景區(qū)工作人員配備手持管理終端，包括保潔人員和車輛服務(wù)人員等。開始工作時，使手持管理終端接入示范系統(tǒng)中，以一定時間間隔上報其位置信息，工作結(jié)束后發(fā)送出網(wǎng)信息。景區(qū)管理平臺根據(jù)上報的位置信息，完成工作量統(tǒng)計。

3 結(jié)束語

景區(qū)的發(fā)展需要遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，利用北斗導(dǎo)航等新一代信息技術(shù)，研制了“九寨溝智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)”，實現(xiàn)了景區(qū)內(nèi)人、車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間無縫連接與協(xié)調(diào)，對提升九寨溝景區(qū)旅游服務(wù)、精細(xì)化景區(qū)管理、突發(fā)事件的應(yīng)急處理和生態(tài)資源保護(hù)等方面發(fā)揮重要的作用，并對國內(nèi)其他景區(qū)的智能化進(jìn)程起到輻射與帶動作用。當(dāng)前國際國內(nèi)旅游發(fā)展環(huán)境發(fā)生了重大變革，旅游市場也呈現(xiàn)出新的特征。只有將科學(xué)管理理論同現(xiàn)代信息技術(shù)高度集成，實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的低碳智能運營景區(qū)，這樣的景區(qū)能夠更有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為游客提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，為社會創(chuàng)造更大的價值。

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王 垚 男，(1983—)，博士，高級工程師。主要研究方向：智能導(dǎo)航與位置服務(wù)。

王 騰 男，(1980—)，博士，高級工程師。主要研究方向：數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫、位置服務(wù)。

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 騰,鄭迎春,等.北斗智慧景區(qū)位置服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與實踐[J].無線電工程,2016,46(11):1-4，21.

2016-08-17

國家國際科技合作專項基金資助項目(2013DFA10540)；國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”計劃)基金資助項目(2015AA124001)。

TP39

A

1003-3106(2016)11-0001-04