北斗卫星导航的运营管理范文

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北斗卫星导航系统（BDS，简称北斗系统）是拥有中国自主知识产权的卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS）和俄罗斯GLONASS之后第3个成熟的卫星导航系统［1－2］。北斗系统提供覆盖全球的高精度和高可靠的定位、导航和授时服务。2015年3月30日，中国发射了首颗北斗全球组网卫星，这是已发射的第17颗北斗导航卫星，标志着北斗系统全球组网技术已经成熟，从而开始进行全球组网。预计到2020年，将建成由30余颗卫星组成的全球组网系统。自北斗一号系统开通运行以来，国内有关职能部门和服务性企业先后建成了北斗一号信息服务系统和应用服务平台，取得的理论和应用成果已在交通运输、抢险救灾、灾情监测、气象、水利和海洋渔业等领域推广应用。但是北斗导航与位置服务产业的发展缺乏国家层面的顶层设计和统筹规划，仅部分行业系统（如北斗星通的海洋渔船系统）进行运营管理，在民用方面的应用远远落后于美国GPS。随着北斗系统即将实现全球组网服务，北斗系统应用必将规模化、社会化、产业化和国际化。现有运营管理模式无法支撑北斗系统产业的高速发展，亟需从国家层面以及从北斗系统全局出发建设一套北斗卫星导航运营管理系统，对北斗系统产业进行“重点跨越、顶层设计、创新驱动、资源聚集、辐射带动”管理，使其在2020年前成为引领全国、具备国际话语权和全球影响力的产业集群。

1国外运营情况

目前，全球已建立多个国家级卫星导航服务系统，主要通过地基增强系统（GBAS）和星基增强系统（SBAS）提高全球导航卫星系统的定位精度。基于GBAS的系统主要有美国的连续运行基准站网系统（CORS）、德国的卫星定位与导航服务系统（SAPOS）、日本的GPS地球观测网（GeoNet）和英国的连续运行GPS基准站系统（COGRS）等［3］；基于SBAS的服务系统主要有美国的广域增强系统（WAAS）、俄罗斯的差分校正和监测系统（SDCM）、欧洲的地球静止导航重叠服务（EGNOS）、日本的多功能星基增强系统（MSAS）和印度的GPS辅助静地轨道增强导航系统（GAGAN）等［1，7］。此外，一些商业机构也建立了商业化服务的全球差分服务系统，如美国JohnDeere公司的Star－Fire系统、Fugro公司的OmniStar系统和SeaStar系统等。StarFire系统主要应用于精密农业，利用GPS卫星系统、L波段通信卫星和全球参考站网络实时传递高精度定位结果；OmniStar系统在陆地和航空领域提供高精度定位和监测服务，提供的改正信息可使GPS接收机的定位精度最多提高100倍［7］，已在农业、地理信息系统（GIS）、航空、测绘、资产跟踪和监测等方面广泛应用；SeaStar系统主要向航海和海运业提供高性能导航定位服务，广泛用于高精度和高完整性定位以及有特殊导航需求的船只用户。综上，国外卫星导航运营主要对外提供导航和定位等基础服务，服务对象偏重于行业应用，且国外卫星导航系统没有卫星通信和位置报告功能，基于位置服务严重依赖于其他无线通信网络，无法独立提供基于卫星导航和卫星通信的面向大众的综合信息服务。该综合信息服务基于位置通过卫星短信、移动短消息和互联网信息等渠道，提供政府、交通、气象、金融、娱乐和购物等深度增值信息。

2运营设计框架

目前，我国北斗系统只有1个国家级北斗一号信息服务系统和几个行业应用系统用于运营管理，且行业应用尚处于初级阶段，未达到国外专业级服务水准。虽然各省市都在大力发展自己的北斗卫星导航产业，但存在各自为政和重复建设的问题，缺乏国家层面的统一规划和顶层设计，不利于北斗产业持续发展。基于以上考虑，本文提出了一套国家级北斗卫星导航运营管理体系，并据此设计了一套国家卫星导航应用综合服务系统。该体系充分发挥北斗卫星导航独有的短报文通信和位置报告优势，将卫星定位与短报文通信相结合，通过北斗短报文通信和合作运营商的移动通信网络，对外提供基于位置的综合信息服务。北斗卫星导航运营管理设计框架由1个位于北京的国家卫星导航服务平台和多个区域卫星导航服务平台组成，国家平台设置综合数据服务中心、门户网站、管理中心、培训交流中心、呼叫中心和检测认证中心等功能单元，区域平台设置在线运营平台、区域数据中心、运营服务中心、检测认证中心、开发孵化中心、示范演示中心和区域卫星增强网络等功能单元，通过分布式服务网络对外提供服务。国家卫星导航应用综合服务系统面向政府、重大行业、国防动员和位置信息运营服务商开展服务，具有集导航、定位、通信和增值信息于一体的基于位置的综合信息服务能力，通过提供丰富的位置信息，制定位置信息服务的基础数据交换和服务标准，权威的新技术成果和产品动态信息，推动位置服务产业链的分工细化和市场公平竞争，为企业运营服务创新和拓展市场提供支撑，从而降低企业运营和用户成本，推动我国位置信息服务产业的发展。

3关键技术

夜上海论坛国家卫星导航应用综合服务系统包括以下5种关键技术：1）基于位置服务：通过电信运营商的无线电通信网络或外部定位方式（如GPS和北斗等）获取移动终端用户的位置信息（地理或大地坐标），在GIS平台支持下，为用户提供相应的增值业务服务。2）卫星增强：通过地面、空中或卫星设施，采用差分、伪卫星和监测等技术，提高卫星导航系统总体性能，以解决现有卫星导航系统的完好性、精确性、可用性和服务连续性问题。3）分布式服务：通过部署分布式资源共享服务器，将数据分散存储于多台独立服务器上，并在每个分布式节点部署应用服务程序，采用可扩展的系统架构，利用多台存储和应用服务器分担系统负荷，利用目录服务器定位存储信息，从而解决传统集中式服务系统的性能瓶颈问题，提高了系统的可靠性、可用性和扩展性。4）大数据：指需要应用新处理模式才能具有更强决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对有意义数据进行专业化处理，通过加工实现数据的增值，包括数据抽取与集成、数据分析和数据解释。5）按需服务：采用先进的信息服务模型，提供信息接入及服务，根据各类用户需求定制信息，自动识别并分解需求，组织并实时提供所需信息，包括订阅分发、信息挖掘与组织和权限认证等技术。

4运营策略与服务模式

4．1运营策略为了向用户提供更加优质的服务，整合和合理利用资源，推动产业技术创新，国家卫星导航应用综合服务系统将以自身为平台，采用集中式产品规划、设计、研发和运营支撑模式，通过北斗卫星无线电定位服务（RDSS）链路、地面互联网和移动互联网等手段为用户提供服务。本系统定位于整合位置服务产业价值链，深度融合GIS、地图、兴趣点（POI）和增值信息等资源，打造开放、合作和共赢的位置服务平台，创新位置服务的商务模式，通过位置服务产业联盟，聚合位置服务终端、应用和资源合作伙伴的能力，面向行业和大众提供丰富的和有价值的综合性一体化位置服务，促进位置服务产业规模发展。

4．2服务模式国家卫星导航应用综合服务系统对外提供北斗RDSS、增强定位信息、导航地理信息和深度增值信息4种服务。

4．2．1北斗RDSS服务北斗RDSS服务指使用北斗用户终端，通过北斗RDSS链路将服务申请及内容发送至北斗RDSS信息处理系统，并根据需要转发至国家卫星导航服务平台进行处理并反馈，从而实现位置信息的服务功能。北斗RDSS服务流程示意图如图1所示。图1中，终端用户使用RDSS服务时，首先由终端内置的RDSS模块通过北斗卫星链路向北斗RDSS信息处理系统发送信息，包括服务申请、格式短信或自定义短信等。RDSS系统接收信息后，根据目的地址进行转发，可通过RDSS链路直接发送至用户终端，也可通过地面网络发送至国家平台处理转发，并将服务内容、频度和次数等用户消费信息通知国家平台进行计费。国家平台接收服务信息后，将根据用户申请的服务类型进行响应，如需要发送手机短信则转发至运营商短信服务平台实现手机短信发送；如目的用户为专业信息系统则通过互联网进行转发。国家平台将用户服务申请处理完成后进行计费，至此完成1次用户RDSS服务流程。北斗RDSS服务主要有北斗位置报告、北斗短信、应急呼救、短信订阅和北斗授时等服务，可广泛应用于海洋渔业、陆上交通、内河运输、空中监控、大气环境、公安消防、抢险救灾、野外探险以及老弱病残等重点对象监护等领域。

夜上海论坛4．2．2增强定位信息服务增强定位信息服务指在全国范围内建设若干个北斗观测基准站，将基准站的原始观测信息数据传输至中国北斗增强服务系统数据中心，经处理后形成星基增强系统差分信息，依托国家卫星导航应用综合服务系统，通过互联网和卫星等手段向地面用户播发，提供m级的精确导航与定位服务。增强定位信息服务示意图如图2所示。图2中，在全国范围内采用新建或合作方式建设150个星基基准站、监测站以及地基基准站，将原始观测数据通过专线汇集至国家或区域数据中心，经处理后形成增强定位信息，通过国家平台或北斗运行控制中心对外提供服务。数据产品主要有以下3种服务渠道：1）由国家平台发送至北斗RDSS信息处理系统，利用北斗RDSS链路提供有偿服务，用户精度可达0．5～1．0m；2）由国家平台至地面互联网，利用移动互联网提供有偿服务，用户精度可达0．02～1．00m；3）直接发送至北斗运行控制中心，利用北斗卫星无线电导航业务（RNSS）链路提供免费服务，用户精度可以达到2～5m。开通增强服务的用户终端通过各种渠道接收卫星增强信号后，经解码获得增强信息数据产品，通过本地与初始定位信息进行综合解算，从而完成精确定位导航功能。增强定位信息服务主要有精确导航服务、高精度大地测量数据产品、高精度静态观测数据产品、高精度实时导航定位数据产品、卫星轨道和钟差数据、实时差分数据产品以及大气数据产品等，重点应用于海洋监测、国土测量、大坝监测、城市建设、民用航空、高精度导航和精密农业等领域。

4．2．3导航地理信息服务导航地理信息服务指能够提供本地搜索、公交、驾车、导航、动态图层、地理编码与反编码等各类服务信息，运营模式可参照现有地理信息数据应用商业模式，重点为重大行业提供基础数据支撑，为位置信息服务产业发展提供服务支撑，并可结合RDSS和增强定位信息等提供综合性应用服务。导航地理信息服务示意图如图3所示。图3中，导航地理信息服务系统数据来源主要图3导航地理信息服务示意图有2类：1）我国发射的天绘卫星采集的地理影像数据，由地面站接收并处理，形成初加工数据产品并提供给地理信息服务系统；2）军测地理信息系统将合作厂商采集的地理信息数据与自有数据融合处理，形成较齐全的地图数据产品并提供给地理信息服务系统。地理信息服务系统将上述数据产品再次进行统一处理，形成最终地理信息数据并提供给国家平台。国家平台根据用户需求或提供给区域平台进行服务，或采用与其他服务相结合的方式提供综合性应用服务。导航地理信息主要产品有地理信息数据（覆盖全国，包括偏远山区和近海）、地理信息服务引擎及应用服务接口、公益地理信息网站和手机应用程序（APP），可面向大众提供基于Web和手机APP的公益基础地理信息服务，向第三方卫星导航厂商提供地理信息数据、地理信息引擎和开发接口以便进行二次开发。

4．2．4深度增值信息服务深度增值信息服务指将基于位置服务的第三方增值信息引入国家卫星导航应用综合服务系统并对外提供服务。信息内容包括：政府部门涉及民生的内容，如交通管理指引、气象水文和街道门牌号码等信息；周边娱乐休闲场所位置、优惠打折，影院播放等深度POI信息；结合位置信息与用户习惯和爱好等进行广告信息内容定制与定点推送等服务。深度增值信息服务示意图如图4所示。图4中，第三方增值信息均由增值信息服务系统接入区域平台，进行统一处理后保存，并对需求用户提供服务。例如，其他区域平台需要调用本地增值信息服务时，首先向国家平台进行申请，由国家平台向本地区域平台发出调度指令，本地区域平台接收调度指令后，直接通过互联网向申请服务的区域平台提供相应服务。同时，向国家平台提供本次服务的管理信息，以便计费划分。增值信息服务通过卫星短信、手机短信和互联网信息的形式向大众提供增值信息订阅服务，并向政府机关、企事业单位和第三方增值信息厂商提供增值信息平台。

5结束语

针对我国北斗系统应用落后于美国GPS的现状和北斗系统与位置服务产业缺乏统筹规划的问题，提出了一种适合我国国情的北斗系统运营管理模式，对北斗系统与位置服务产业进行顶层设计，并论述了运营框架、关键技术和服务模式。该运营管理模式充分利用北斗系统具有RDSS和RNSS双卫星链路的技术特点，将北斗系统的导航定位和短报文通信相结合，为北斗系统体系化应用和关键领域的去GPS化提供了技术参考。

作者：雷明涛 薛松 单位：中国电子科技集团公司第二十八研究所