陳 明，武軍酈

（1.國家基礎(chǔ)地理信息中心，北京100830；2.國家測(cè)繪地理信息局導(dǎo)航與位置服務(wù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100048）

0 引 言

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，并成為導(dǎo)航定位領(lǐng)域的主要手段。GNSS技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷完善，各地GNSS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)紛紛建立，并使其應(yīng)用范圍及在各行各業(yè)中的作用大大拓寬。GNSS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)將GNSS技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、測(cè)繪學(xué)、氣象學(xué)、地理信息系統(tǒng)與現(xiàn)代通訊技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，集成各類設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，形成包括觀測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、用戶服務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心的一個(gè)整體。其中作為各類數(shù)據(jù)的集散地和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹袠?，?shù)據(jù)中心應(yīng)能實(shí)現(xiàn)GNSS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集傳輸、質(zhì)量評(píng)估檢查、數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)資料收集與整合，并且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的在線監(jiān)控，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障，保證數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用服務(wù)等功能任務(wù)部件能快速可靠地訪問數(shù)據(jù)資源[1－3]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

數(shù)據(jù)匯集監(jiān)控系統(tǒng)的總體思路為：①采用消息中間件解決分布式系統(tǒng)通訊和數(shù)據(jù)傳輸；②基于Java平臺(tái)開發(fā)軟件系統(tǒng)，解決跨操作系統(tǒng)和跨平臺(tái)問題，兼容32位與64位操作系統(tǒng)；③匯集與監(jiān)控?zé)o縫集成，統(tǒng)一管理；④設(shè)置任務(wù)管理模塊，對(duì)數(shù)據(jù)檢查與處理等任務(wù)進(jìn)行管理，便于系統(tǒng)的運(yùn)行控制。

2 系統(tǒng)體系架構(gòu)

數(shù)據(jù)匯集監(jiān)控軟件系統(tǒng)采用多層軟件技術(shù)體系，包括：數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)處理層、用戶層組成的多層架構(gòu)體系。數(shù)據(jù)層集成各類數(shù)據(jù)，包括GNSS基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)、IGS站數(shù)據(jù)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)、GNSS基準(zhǔn)站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、基準(zhǔn)站設(shè)備參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)、檢查處理結(jié)果數(shù)據(jù)、文件傳輸狀態(tài)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。平臺(tái)層包括消息中間件、GNSS數(shù)據(jù)源、Java平臺(tái)、FTP軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和 Web容器。服務(wù)層連接平臺(tái)層和應(yīng)用層，包括FTP服務(wù)、數(shù)據(jù)通信服務(wù)、數(shù)據(jù)采集服務(wù)、日志服務(wù)、數(shù)據(jù)讀寫服務(wù)和WebService.應(yīng)用層是系統(tǒng)各種功能應(yīng)用的集合，包括數(shù)據(jù)采集程序、IGS數(shù)據(jù)下載工具、調(diào)度管理工具、統(tǒng)計(jì)分析工具、數(shù)據(jù)傳輸工具、設(shè)備參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置、數(shù)據(jù)展示應(yīng)用、質(zhì)量檢查工具和告警管理、日志管理、監(jiān)控管理等系統(tǒng)管理工具，用戶層包括GNSS基準(zhǔn)站維護(hù)人員、業(yè)務(wù)人員、系統(tǒng)管理員以及用戶交互界面[4]。系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

在具體實(shí)施中，系統(tǒng)首先通過部署于基準(zhǔn)站端的數(shù)據(jù)終端收發(fā)部件，自動(dòng)采集相關(guān)信息，經(jīng)過簡(jiǎn)單的排錯(cuò)、去重后，封包為消息，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程的消息中間件。數(shù)據(jù)中心收發(fā)部件從消息中間件接收到消息后，解包為原始的信息，并傳送給數(shù)據(jù)檢查處理部件。在文件傳輸任務(wù)開始前，通過部署于基準(zhǔn)站端的終端數(shù)據(jù)收發(fā)部件，將本批文件的摘要信息通過消息發(fā)送到遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心收發(fā)部件，然后開始文件傳輸過程。在文件傳輸任務(wù)完成后，將文件與先前發(fā)送的文件摘要進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算出傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、時(shí)效性、傳輸任務(wù)的完成匹配度等指標(biāo)，并對(duì)上述信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以保證數(shù)據(jù)的正確傳送。檢查處理部件對(duì)信息進(jìn)行分析處理，并存放到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，從而為后續(xù)的信息查詢、展示等提供支持。數(shù)據(jù)展示部件從存儲(chǔ)區(qū)域讀取數(shù)據(jù)信息并呈現(xiàn)在交互界面上，業(yè)務(wù)人員可實(shí)時(shí)查看所有基準(zhǔn)站端發(fā)送到數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)技術(shù)流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

3 系統(tǒng)功能與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)考慮GNSS基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)的重要性及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，滿足數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)匯集、監(jiān)控及管理的需要；能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的獲得觀測(cè)數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)的有效性和完整性。

3.1 基準(zhǔn)站及IGS數(shù)據(jù)匯集

系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)終端收發(fā)部件和數(shù)據(jù)中心收發(fā)部件完成基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)和IGS數(shù)據(jù)的自動(dòng)匯集或下載。數(shù)據(jù)終端收發(fā)部件實(shí)現(xiàn)GNSS基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)采集，并把觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)或定時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，同時(shí)按收數(shù)據(jù)中心下發(fā)的數(shù)據(jù)匯集配置信息，并根據(jù)配置信息對(duì)自身的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整。數(shù)據(jù)中心收發(fā)部件完成與GNSS基準(zhǔn)站的通信，接收GNSS基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)或定時(shí)發(fā)送過來的觀測(cè)數(shù)據(jù)、定時(shí)下載IGS數(shù)據(jù)，并進(jìn)行編目保存[5]，還完成將調(diào)度管理部件對(duì)基準(zhǔn)站的匯集配置發(fā)送到GNSS基準(zhǔn)站。

3.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估檢查

系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)檢查處理部件完成數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查評(píng)估，該部件負(fù)責(zé)對(duì)接收的GNSS數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性、規(guī)范性檢查和數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，并完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)合并、壓縮與解壓縮、數(shù)據(jù)接收統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)處理工作。數(shù)據(jù)檢查處理部件主要內(nèi)容如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)檢查處理部件

3.3 數(shù)據(jù)到位監(jiān)控與續(xù)傳、文件傳輸監(jiān)控

數(shù)據(jù)到位監(jiān)控與續(xù)傳業(yè)務(wù)以自動(dòng)作業(yè)方式按預(yù)配置的參數(shù)，自動(dòng)核查數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)秸緺顩r。監(jiān)控部件根據(jù)相關(guān)配置參數(shù)，按照GNSS基準(zhǔn)站名稱和GNSS基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)文件命名規(guī)范定期自動(dòng)生成文件名，核查該文件是否傳輸?shù)秸荆⒆詣?dòng)記錄到位和未到位基準(zhǔn)站點(diǎn)名稱，生成統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)數(shù)據(jù)到位情況進(jìn)行信息反饋，通知業(yè)務(wù)人員數(shù)據(jù)到位的情況，并生成日志文件，并對(duì)指定電子郵箱Email通知服務(wù)。

文件傳輸監(jiān)控業(yè)務(wù)的工作任務(wù)是建立文件傳輸質(zhì)量監(jiān)測(cè)機(jī)制，監(jiān)測(cè)所有數(shù)據(jù)文件的傳輸狀態(tài)。在文件傳輸任務(wù)開始前，通過部署于基準(zhǔn)站端的數(shù)據(jù)發(fā)送部件，將本批文件的摘要信息（文件數(shù)量、文件名、時(shí)間、大小、哈希指紋等）通過消息發(fā)送到遠(yuǎn)程的監(jiān)控部件，然后開始文件傳輸過程。監(jiān)控部件在文件傳輸任務(wù)完成后，將文件與先前發(fā)送的文件摘要進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算出傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、時(shí)效性、傳輸任務(wù)的完成匹配度等指標(biāo)，并對(duì)上述信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，供定期／不定期進(jìn)行傳輸質(zhì)量的檢查。業(yè)務(wù)人員通過監(jiān)控信息展示部件，可分門別類的查看所有文件傳輸任務(wù)的的質(zhì)量監(jiān)測(cè)信息和統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

3.4 基準(zhǔn)站工況監(jiān)控

基準(zhǔn)站端監(jiān)控涉及到數(shù)據(jù)運(yùn)行監(jiān)控軟件系統(tǒng)與基準(zhǔn)站之間的數(shù)據(jù)交互，該流程通過收集基準(zhǔn)站端狀況信息，為業(yè)務(wù)人員提供了及時(shí)了解基準(zhǔn)站端業(yè)務(wù)運(yùn)行情況的途徑。系統(tǒng)首先通過部署于基準(zhǔn)站端的數(shù)據(jù)發(fā)送部件，自動(dòng)采集相關(guān)信息（包括GNSS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星接收狀況、導(dǎo)航信息、工況信息等），通過網(wǎng)絡(luò)將消息發(fā)送到遠(yuǎn)程的消息中間件。數(shù)據(jù)接收部件從消息中間件接收到消息后，解包為原始的監(jiān)控信息，并傳送給監(jiān)控部件。監(jiān)控部件對(duì)信息進(jìn)行分析處理，并存放到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，從而為后續(xù)的監(jiān)控信息查詢、展示等提供支持。

3.5 網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)控

網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)控業(yè)務(wù)的工作任務(wù)是對(duì)數(shù)據(jù)中心和GNSS基準(zhǔn)站間的網(wǎng)絡(luò)連通性進(jìn)行定期檢測(cè)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)能夠記錄并告警，并對(duì)監(jiān)控信息進(jìn)行顯示。監(jiān)控部件按照預(yù)先定義的檢測(cè)周期等參數(shù)，定期的啟動(dòng)檢測(cè)作業(yè)，檢查數(shù)據(jù)中心與各個(gè)GNSS基準(zhǔn)站之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)，并將檢測(cè)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。監(jiān)控信息展示部件能夠定時(shí)讀取網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)信息，提供圖形化的鏈路圖和鏈路狀態(tài)情況供業(yè)務(wù)人員查閱。

3.6 系統(tǒng)管理與調(diào)度

系統(tǒng)管理與調(diào)度主要包括任務(wù)配置單元、任務(wù)調(diào)度單元、任務(wù)監(jiān)視單元和基準(zhǔn)站匯集配置管理單元。主要負(fù)責(zé)根據(jù)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理請(qǐng)求，按照配置定義定時(shí)產(chǎn)生的處理消息及用戶提供的自定義消息生成相應(yīng)的任務(wù)、執(zhí)行任務(wù)和銷毀任務(wù)；并根據(jù)系統(tǒng)資源及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)作業(yè)進(jìn)行調(diào)度以滿足數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性要求，同時(shí)還可以對(duì)數(shù)據(jù)匯集終端進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)配置管理。

3.7 信息展示

信息展示部件負(fù)責(zé)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)、觀測(cè)數(shù)據(jù)檢查處理的結(jié)果進(jìn)行文字或圖形化展示，幫助管理員和用戶了解數(shù)據(jù)情況。信息展示部件包括數(shù)據(jù)展示和監(jiān)控信息展示，如圖4，5所示，將數(shù)據(jù)的完整性、規(guī)范性、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果、質(zhì)量分析結(jié)果、基準(zhǔn)站監(jiān)控信息、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控信息、文件傳輸、文件到位監(jiān)控信息和業(yè)務(wù)信息等信息進(jìn)行展示，并提供數(shù)據(jù)及信息查詢、系統(tǒng)管理等功能。

圖4 數(shù)據(jù)展示部件

信息展示部件設(shè)計(jì)時(shí)，均采用人性化設(shè)計(jì)，使管理員方便得獲取相關(guān)信息。如數(shù)據(jù)匯集信息展示中，多路徑效應(yīng)以顏色RGB值區(qū)分誤差值的大??；各站數(shù)據(jù)到位的情況以日歷形式表示，日歷上每天的數(shù)據(jù)到位情況也以顏色區(qū)分，如綠色表示正常，藍(lán)色表示當(dāng)日數(shù)據(jù)全部到位但有延遲，黃色表示數(shù)據(jù)不完整，紅色表示當(dāng)日無數(shù)據(jù)。監(jiān)控信息展示中，各設(shè)備的狀態(tài)或以表格形式展示，或以動(dòng)畫圖片形式展示，如UPS電源的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控中，將電流按照進(jìn)出方向以動(dòng)畫形式表示，市電正常、市電中斷和電池故障等均以不同方式表達(dá)，使管理員對(duì)該設(shè)備狀態(tài)一目了然。

圖5 監(jiān)控信息展示部件

4 結(jié) 論

該系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動(dòng)匯集、運(yùn)行監(jiān)控功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，提高了GNSS數(shù)據(jù)匯集和數(shù)據(jù)處理的標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化水平。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮到了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、運(yùn)行監(jiān)控中的各個(gè)方面，體現(xiàn)了數(shù)字信息時(shí)代測(cè)繪數(shù)據(jù)管理的先進(jìn)性。經(jīng)過試用證明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的匯集傳輸和質(zhì)量檢查，出現(xiàn)故障時(shí)能夠快速找出問題所在，并可提供快速統(tǒng)計(jì)、查詢、瀏覽等各種服務(wù)功能，使后續(xù)數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用服務(wù)等能夠快速可靠地訪問數(shù)據(jù)資源，從而提高GNSS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站為測(cè)繪生產(chǎn)服務(wù)的效率和質(zhì)量。

[1]陳俊勇.張 鵬.在中國構(gòu)建全球?qū)Ш叫l(wèi)星連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)及其服務(wù)系統(tǒng).[J].測(cè)繪科學(xué)，2009.34（3）：5－6.

[2]陳俊勇，張 鵬，武軍酈，等.關(guān)于在中國構(gòu)建全球?qū)Ш叫l(wèi)星國家級(jí)連續(xù)運(yùn)行站系統(tǒng)的思考[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2007，36（4）：366－369.

[3]武軍酈，周建軍.構(gòu)建GNSS連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng) 實(shí)現(xiàn)測(cè)繪基準(zhǔn)現(xiàn)代化[J].測(cè)繪通報(bào)，2008（10）：46－48.

[4]武軍酈.連續(xù)運(yùn)行參考站自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[J].測(cè)繪通報(bào)，2003（12）：9－2.

[5]武軍酈.利用VSAT網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)GPS差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸[J].全球定位系統(tǒng)，2002，27（3）：20－23.

[6]趙力彬，張新利，呂志勇，等.測(cè)繪資料信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪通報(bào)，2011（12）：75－78.

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