袁永衛(wèi)，鄭迎春，李 博

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

1 引言

在我國旅游產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展過程中，諸多問題日益突出，嚴重阻礙了我國旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展：景區(qū)管理信息化水平落后，節(jié)假日游客擁堵現(xiàn)象嚴重；部分景區(qū)追求利益最大化，游客接待量遠超景區(qū)承載能力，對景區(qū)生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力；全域范圍內(nèi)的綜合服務(wù)有待提升，游客體驗差；突發(fā)事件頻發(fā)，缺乏有效的應(yīng)急保障手段等。由于景區(qū)具有業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜游客量大的特點，為了滿足游客位置服務(wù)的客觀需求，使系統(tǒng)具有可用性，該系統(tǒng)必須具備高效的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的位置數(shù)據(jù)服務(wù)、為了有效地解決以上問題，文中提出了利用北斗、4G、Wi-Fi 等定位手段，基于多源位置數(shù)據(jù)融合、滿足高并發(fā)響應(yīng)需求，構(gòu)建了統(tǒng)一的綜合位置服務(wù)協(xié)議、搭建了基于負載均衡的北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺，服務(wù)于當(dāng)前全域智慧旅游的發(fā)展現(xiàn)實需求，對解決旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中存在的問題以及推動全域旅游建設(shè)具有重要意義。

2 綜合位置服務(wù)平臺設(shè)計

2.1 綜合位置服務(wù)平臺架構(gòu)設(shè)計

北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺是北斗全域智慧旅游綜合位置服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是全域旅游其他應(yīng)用平臺的支撐平臺，主要為各應(yīng)用系統(tǒng)提供安全、可監(jiān)管的綜合位置服務(wù)[1]，滿足海量位置數(shù)據(jù)實時采集與存儲、位置數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、高并發(fā)訪問的需求等[2]。平臺完整架構(gòu)如圖1所示，主要由空間信息服務(wù)平臺、位置服務(wù)處理平臺和位置服務(wù)應(yīng)用開發(fā)三部分組成。

圖1 全域旅游綜合位置服務(wù)平臺架構(gòu)圖

北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺采用云架構(gòu)的方式來搭建綜合位置服務(wù)平臺，以PaaS（平臺即服務(wù)）的服務(wù)模式部署位置服務(wù)平臺，實現(xiàn)位置服務(wù)平臺的功能性服務(wù)，并以訪問接口的方式提供給全域旅游位置服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)使用；位置服務(wù)平臺所使用的各種空間數(shù)據(jù)以DaaS 形式獲取，地圖服務(wù)引擎以SaaS（軟件即服務(wù)）的服務(wù)方式獲取。空間數(shù)據(jù)作為位置服務(wù)的不可缺少的部分，該平臺下以服務(wù)的方式獲取。全域旅游綜合位置服務(wù)基于平臺中的位置服務(wù)處理平臺開發(fā)綜合位置服務(wù)應(yīng)用，將所開發(fā)的各種應(yīng)用程序以SaaS 的形式發(fā)布到北斗全域智慧旅游綜合位置服務(wù)系統(tǒng)，為游客、景區(qū)管理、政府決策提供全域旅游服務(wù)。

2.2 綜合位置服務(wù)平臺體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺將采用4層體系結(jié)構(gòu)，從左到右分別為接入層、數(shù)據(jù)層、響應(yīng)層和應(yīng)用層，如圖2所示。

圖2 全域旅游綜合位置服務(wù)平臺位體系結(jié)構(gòu)

接入層是對系統(tǒng)當(dāng)前所支持的各種用戶終端接入方式的一個總體概括，由移動終端和無縫集成網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，把不同類型的訪問請求解析成與網(wǎng)絡(luò)無關(guān)的服務(wù)請求，并按照統(tǒng)一格式封裝和發(fā)送。終端用戶可以選擇BD2、GPS、Wi-Fi、Internet 等多種方式通過無縫集成網(wǎng)關(guān)接入平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)對綜合位置服務(wù)訪問。

數(shù)據(jù)層是平臺的數(shù)據(jù)中心，提供位置信息的管理和調(diào)度，同時包含了位置服務(wù)信息、用戶信息等。平臺支持依托全域旅游公共資源管理平臺從第三方信息提供者獲取信息、并可集成位置信息內(nèi)容。例如票務(wù)信息、交通數(shù)據(jù)、旅游信息、天氣信息、旅游促銷活動等，擴充信息來源，提高平臺的服務(wù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)層一方面負責(zé)各種數(shù)據(jù)的集成、管理、查詢和存儲。另一方面負責(zé)把接入層中上報的采集數(shù)據(jù)進行處理、分析和存儲以及根據(jù)請求的業(yè)務(wù)服務(wù)操作數(shù)據(jù)。

響應(yīng)層是整個平臺系統(tǒng)的核心組成部分，負責(zé)與外部資源、外部系統(tǒng)通信。它獨立于具體的各種信息和終端設(shè)備，為位置服務(wù)應(yīng)用提供LBS 支撐平臺，提供用戶需要的各種LBS 服務(wù)。其主要功能是響應(yīng)來自應(yīng)用層的請求，給應(yīng)用層返回所請求的數(shù)據(jù)；與數(shù)據(jù)層進行交互，完成數(shù)據(jù)的獲取、修改和增加；進行權(quán)限判定、統(tǒng)計分析等處理。

應(yīng)用層提供用戶客戶端需要的各種LBS 業(yè)務(wù)服務(wù)，它是基于位置信息的具體應(yīng)用，用戶可以在基于平臺建立各種不同的應(yīng)用服務(wù)，比如項目中建設(shè)中的其他應(yīng)用服務(wù)平臺：全域旅游景區(qū)綜合管理平臺、全域旅游游客體驗平臺、全域旅游公共資源綜合管理平臺、全域旅游微信公眾平臺以及加入全域旅游區(qū)域內(nèi)的餐館信息、賓館信息、商場信息、交通信息等，構(gòu)成全域旅游的應(yīng)用圈，構(gòu)建基于位置的全域旅游運營模式。應(yīng)用層中的所有應(yīng)用是基于位置數(shù)據(jù)服務(wù)平臺的系統(tǒng)，向綜合位置服務(wù)平臺發(fā)送信息請求，然后接收從綜合位置服務(wù)平臺處理過的位置信息數(shù)據(jù)，最后根據(jù)自己的業(yè)務(wù)邏輯進行處理和界面呈現(xiàn)等。

2.3 綜合位置服務(wù)平臺功能設(shè)計

北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺主體功能是面向全域旅游應(yīng)用終端與平臺提供完整的位置服務(wù)[3]。一個完整的位置服務(wù)過程，除了終端需要接入平臺，整個過程中還需要調(diào)用地理信息處理、權(quán)限判定、統(tǒng)計分析等多種業(yè)務(wù)。平臺以位置服務(wù)模塊為核心進行部署結(jié)合終端適配模塊、空間數(shù)據(jù)、權(quán)限判定、統(tǒng)計分析等外圍功能模塊，為應(yīng)用層提供統(tǒng)一的服務(wù)。核心模塊與外圍模塊構(gòu)成了整個平臺的主要功能框架，如圖3所示：

圖3 北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺組成

平臺各個功能采用模塊化的設(shè)計，確保平臺中各個模塊的功能相互獨立，各模塊之間的通信順暢。

位置服務(wù)模塊：位置服務(wù)模塊是平臺最重要的組成部分，也是平臺的核心模塊。解析終端用戶或應(yīng)用平臺請求，對其進行鑒權(quán)，通過鑒權(quán)后才進行會話連接和資源分配，然后調(diào)動相應(yīng)的外圍模塊執(zhí)行每個具體的應(yīng)用服務(wù)。

終端適配模塊：終端適配模塊是數(shù)據(jù)層和接入層的接口，負責(zé)兩層之間的信息交互，處理并轉(zhuǎn)發(fā)來自移動終端的所有的服務(wù)請求。

定位模塊：定位模塊為平臺提供對各類移動終端的定位功能，負責(zé)以合適的信息格式為平臺提供各類移動終端的位置信息。

空間數(shù)據(jù)模塊：空間數(shù)據(jù)模塊與地理信息引擎相連接，提供與地理信息數(shù)據(jù)庫的信息交互以及管理的功能。

權(quán)限模塊：權(quán)限模塊提供對全域旅游用戶和綜合位置服務(wù)的各種權(quán)限的管理，最大程度保護平臺數(shù)據(jù)安全。

管理模塊：管理模塊提供對全域旅游用戶信息的管理、系統(tǒng)配置管理、終端設(shè)備管理等，實現(xiàn)對平臺軟件運行過程中的操作維護。

業(yè)務(wù)應(yīng)用接口模塊：業(yè)務(wù)應(yīng)用接口提供一系列開放接口提供給應(yīng)用層應(yīng)用系統(tǒng)一個開放的位置服務(wù)應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，平臺利用疊加協(xié)議技術(shù)，以JSON 協(xié)議為基礎(chǔ)實現(xiàn)可擴展的，靈活的統(tǒng)一位置服務(wù)通信協(xié)議設(shè)計。為支撐能支持全域旅游位置服務(wù)應(yīng)用的開發(fā)，平臺接口設(shè)計包括了終端通信接入類接口、位置服務(wù)類接口、設(shè)備管理類接口、權(quán)限管理類接口、電子圍欄類接口、地圖服務(wù)類接口等。

2.4 綜合位置服務(wù)平臺設(shè)計技術(shù)難點

2.4.1 多源位置數(shù)據(jù)融合

終端位置信息包括定位信息和屬性，由于終端本身多樣化，需要對這些位置信息進行分類或分級處理，更需要對多源位置信息進行融合處理[4]。多源位置信息進行融合處理需要對位置數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，將各種不同的位置數(shù)據(jù)進行綜合、提取、格式轉(zhuǎn)換等操作，并按照統(tǒng)一的協(xié)議標準進行加工處理和存儲，形成統(tǒng)一的、規(guī)范的、可利用的綜合信息。

2.4.2 高并發(fā)請求的快速響應(yīng)

北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺，為全域旅游上層應(yīng)用提供全面的位置服務(wù)接口，服務(wù)受眾包括游客、景區(qū)管理部門以及政府決策人員。全域旅游位置數(shù)據(jù)以及相關(guān)數(shù)據(jù)是海量的，每天面臨幾萬、十萬、甚至百萬次的查詢請求。平臺面臨位置大數(shù)據(jù)核心服務(wù)能力要滿足用戶的高并發(fā)請求，并能夠快速的響應(yīng)用戶的請求問題。為了更好地滿足用戶體驗[5]，實現(xiàn)更加智能位置服務(wù)，更加高效的數(shù)據(jù)查詢，基于高并發(fā)請求的快速響應(yīng)技術(shù)為平臺設(shè)計中的一個難點。

3 綜合位置服務(wù)平臺實現(xiàn)

3.1 綜合位置服務(wù)協(xié)議實現(xiàn)

綜合位置服務(wù)平臺為滿足北斗全域智慧旅游綜合位置服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)輕量化需求，綜合位置服務(wù)協(xié)議在調(diào)研主流信息交換協(xié)議JSON、BSON 與XML 等，綜合比較各種主流協(xié)議在可擴展性、量級、語言獨立性、安全性、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)描述和使用復(fù)雜度分析等方面的優(yōu)缺點，以JSON 協(xié)議為基礎(chǔ)設(shè)計實現(xiàn)。北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺與應(yīng)用軟件和應(yīng)用終端是主要以HTTP 進行數(shù)據(jù)傳輸，對于整體的數(shù)據(jù)內(nèi)容，則采用JSON 數(shù)據(jù)格式來傳輸數(shù)據(jù)，可以利用封裝好的協(xié)議解析進行消息的封裝和消息的拆包解析，也可以利用第三方的JSON 解析器進行。

3.1.1 協(xié)議格式定義

基于傳輸協(xié)議，定義開始標識和結(jié)束標識，中間部分整個通用消息則用JSON 協(xié)議格式來表達，協(xié)議格式見表1。

表1 協(xié)議基本格式

通過開始標識位和結(jié)束標識位，抽取出一個完整的消息，其中，JSON 信息內(nèi)容進行序列化就可以得到對應(yīng)的實體類，協(xié)議消息實體的內(nèi)容見表2。

表2 協(xié)議消息實體格式

協(xié)議將消息對象分為請求消息對象和應(yīng)答消息對象，并通過信息類型MsgSubType 標識具體內(nèi)容，用MsgData 字符串承載傳輸不同對象的信息，就構(gòu)造出了一個通用的消息協(xié)議。

3.1.2 統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范

由于系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換量很大，包括位置信息、狀態(tài)信息、調(diào)度信息、統(tǒng)計信息以及應(yīng)急通信等，為了表示所有這些類型消息，在路由配置模塊設(shè)計中已經(jīng)提到了應(yīng)用統(tǒng)一的命名規(guī)則進行命名。

由于同一種類型的消息要包含所以此類消息的數(shù)據(jù)，因此，位置服務(wù)云平臺與應(yīng)用系統(tǒng)之間的用JSON 格式數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)交換。正常情況下，各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換基本以實時位置信息、狀態(tài)信息為主，其中有游客的位置信息，車輛的位置信息、游船的位置信息、設(shè)備的狀態(tài)信息、指揮中心的調(diào)度信息、人流密度信息等。以人員、車輛、游船位置信息為例，消息名分別為M01001、M02001和M03001，同時從協(xié)議結(jié)構(gòu)和節(jié)點屬性兩方面對其進行描述，如下所示。

說明：Data 節(jié)點根據(jù)具體的協(xié)議類型設(shè)計為不同信息內(nèi)容。

3.2 綜合位置服務(wù)平臺數(shù)據(jù)源

北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺遵循平臺的位置服務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)協(xié)議，數(shù)據(jù)源主要包括外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)、各類終端感知數(shù)據(jù)和位置服務(wù)應(yīng)用[6]。綜合位置服務(wù)平臺通過發(fā)送數(shù)據(jù)請求從獲取外部信息數(shù)據(jù)，主要包括交通數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、公安數(shù)據(jù)、票務(wù)數(shù)據(jù)等公共資源數(shù)據(jù)[7]；各類感知終端，包括北斗終端（北斗車載型終端、北斗手持型終端、北斗指揮型終端）、定位終端、游客手機等，將感知的位置數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)等信息上報到北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺；建立在平臺之上的各位置服務(wù)應(yīng)用將相應(yīng)的位置數(shù)據(jù)通過位置服務(wù)接口上報到北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺。北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺將獲取到的旅游大數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中。

3.3 綜合位置服務(wù)平臺負載均衡實現(xiàn)

綜合位置服務(wù)平臺為實現(xiàn)高并發(fā)處理以及快速響應(yīng)技術(shù)，平臺在設(shè)計實現(xiàn)時采用面向高并發(fā)請求的服務(wù)器負載均衡網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時在軟件運行后端利用數(shù)據(jù)庫讀寫分離提高數(shù)據(jù)讀寫和檢索效率，提高聯(lián)機事物處理性能。

為滿足海量用戶訪問要求，設(shè)計了Nginx/Haproxy+Keepalived 方案，為保障平臺的穩(wěn)定性和可靠性，在單節(jié)點處理還能滿足業(yè)務(wù)要求的情況下，在負載層引入了熱備方案，以保證一個節(jié)點在崩潰的情況下，另一個節(jié)點能夠自動接替其工作，滿足位置服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)高并發(fā)的業(yè)務(wù)需求。

3.4 綜合位置服務(wù)平臺數(shù)據(jù)服務(wù)

綜合位置服務(wù)平臺架構(gòu)設(shè)計具備開放性特征，采用基于Web API 的數(shù)據(jù)服務(wù)模式，以JSON 格式數(shù)據(jù)對外提供服務(wù)。Web API 是一個理想的構(gòu)建REST-ful 服務(wù)的技術(shù)，它可以使用HTTP的全部特點，對各類有帶寬限制的終端設(shè)備都能夠非常好的支持，適合構(gòu)建包括移動端在內(nèi)的各種端應(yīng)用服務(wù)[8]。結(jié)合寧夏中衛(wèi)全域旅游發(fā)展要求，展開全域智慧旅游信息化建設(shè)，構(gòu)建了北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺，平臺部署于中衛(wèi)市云數(shù)據(jù)中心，如圖4所示。

全域旅游各應(yīng)用平臺所需要的綜合位置數(shù)據(jù)由北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺提供，全域旅游各應(yīng)用平臺通過請求-響應(yīng)的模式從綜合位置服務(wù)平臺獲取綜合位置服務(wù)的查詢結(jié)果、統(tǒng)計分析以及權(quán)限信息等。

圖4 北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺

4 結(jié)束語

北斗的全域旅游綜合位置服務(wù)平臺建設(shè)是北斗全域智慧旅游綜合位置服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的核心，平臺繼承了全域旅游的海量綜合位置數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)與服務(wù)上有力地支撐了北斗全域智慧旅游綜合位置服務(wù)系統(tǒng)。北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺設(shè)計，充分考慮中衛(wèi)市對全域旅游發(fā)展的要求，采用最新的技術(shù)方法和設(shè)計理念，服務(wù)于全域旅游以提升游客的旅游質(zhì)量、提高景區(qū)的精細化管理水平、提高景區(qū)應(yīng)急保障能力等，助力寧夏中衛(wèi)全域旅游發(fā)展更好地融入國家“一帶一路”發(fā)展建設(shè)中。北斗全域旅游綜合位置服務(wù)平臺建設(shè)，將大力推動北斗在旅游產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展，促進全域旅游產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展，同時，為北斗民用推廣、北斗旅游產(chǎn)業(yè)應(yīng)用起到了重要推動作用。