CN104298717A - 一种基于信息元的智能服务系统 - Google Patents

Abstract

一种基于信息元的智能服务系统，系统以统一时空基准的对象位置元基础信息和专题信息为主体，使得位置服务核心数据在统一时空基准上实现位置、时间和对象之间的关联，为用户提供统一时空基准的位置服务；系统的位置感知终端获取观测对象的时空信息后提交给系统的位置服务平台统一协调管理，实现所需位置服务需求；应用服务向位置服务平台提出服务需求，服务平台将该服务请求转化为具体的业务并调用相应服务模型，经分析处理后形成相关决策。本发明提出基于统一时空基准的对象〈标识、时间、空间坐标〉基础信息，位置服务专题信息，以及附加环境信息的信息定义，使得位置服务核心数据在统一时空基准上实现位置、时间和对象之间的关联。

Description

一种基于信息元的智能服务系统

技术领域

本发明属于定位导航领域，具体涉及一种基于信息元的智能服务方法与系统。

背景技术

智能位置服务是基于卫星导航定位技术和无线定位技术等其他定位技术，并集成了移动通信、地理信息、智能传感和互联网技术，近几年发展起来的一种为用户提供与位置相关的信息服务的新兴产业。时空信息智能服务是当前智慧城市建设的一个重要支撑技术，智慧城市作为信息技术与城市建设的完美结合，涉及技术众多，其中时空信息智能服务是移动互联的重要基础。在移动互联时代，关系到城市功能的六大核心系统(包括人的社会网络、政务/业务管理、运输、通讯、水和能源)，均需要导航与位置信息服务技术进行基础数据的监测、采集、传输和分发，因此时空智能信息服务是实现城市资源智慧互联，完成从“数字城市”向“智慧城市”转变的关键。

我国和众多欧美国家正在全力推进时空信息服务网络的研究和商用。时空信息智能是智慧城市的核心特征，各种智能服务均离不开服务对象的身份信息和其所在相关空间的地理位置信息，且各类感知终端所获取的信息也将随着“时间”和“位置”的推移或改变而不断变化，这些信息中均可抽象提取出“标识”、“时间”和“空间”这三个基本要素，表示观测或服务对象在何处(空间)何时(时间)采集到该信息。按照智慧城市的总体规划和建设规范，以及智慧时代各类业务对于地理空间位置信息获取、处理、应用的突出共性需求，构建通用的时空信息智能服务系统以完成将信息转化为功能的智能化处理。根据系统平台中用于支持各项位置服务所需的决策信息，采集、定义、归类和融合各类时空信息是支撑服务信息网络化共享与应用服务的基础。一方面涉及多维空间信息的特征提取及统一的规范化基础数据结构定义；另一方面，由于工作场景不同、时空基准存在差异，离散时空采样的融合处理将面临信息时空特性精准表征及标准化等基础问题。需要对信息进行挖掘分析，归纳出各类位置服务专题信息，并以此作为位置服务的基础数据结构，提高数据的有效处理能力。

发明内容

发明目的：为了克服由于工作场景不同、时空基准存在差异导致的离散时空采样融合处理过程中面临的信息时空特性精准表征及标准化等基础问题，本发明提供了一种基于信息元的智能位置服务方法与系统，来实现多维空间信息的特征提取及位置服务中时空信息的有效处理及流转。

技术方案：为了解决上述技术问题，一种基于信息元的智能服务系统，属于时空信息服务系统，系统以统一时空基准的对象〈标识、空间、时间〉位置元基础信息和专题信息为主体，使得位置服务核心数据在统一时空基准上实现位置、时间和对象之间的关联，为用户提供统一时空基准的位置服务奠定了基础；系统的位置感知终端获取观测对象的时空信息后提交给系统的位置服务平台统一协调管理，实现所需位置服务应用，新的应用服务可向位置服务平台提出服务需求，服务平台将该服务请求转化为具体的业务并调用相应服务模型，经分析处理后形成相关决策，然后通知区域范畴内支持该服务的系统的感知终端采集基于统一时空基准的对象〈标识、空间、时间〉位置元基础信息及信息元专题数据，将不同位置感知终端获取的观测对象的时空信息根据决策进行相应的编排组合之后组成虚拟终端环境用于数据采集及应用实施，提供符合需求的服务。

所述的统一时空基准的对象〈标识、空间、时间〉位置元基础信息和专题信息，用于位置服务，均可依据服务对象或是观测对象的身份信息及其所处空间的地理位置信息的不同抽象提取出“标识”、“时间”和“空间”这三个基本要素，实现基于位置、时间和对象的关联，将由这三个要素组成的基本时空信息作为基础数据结构定义，并命名为统一时空基准的对象〈标识、空间、时间〉“位置元”；在此基础上可根据需要叠加其他感知数据构建基于统一时空基准的专题信息，定义为“信息元”，位置元和信息元可为各行各业和公众用户构建具备统一时空基准的位置服务提供基础，表示观测对象或服务对象在何处(空间)何时(时间)被采集或采集到何信息。

新的应用服务可由服务对象终端向系统的位置服务平台提出服务需求，系统以位置元/信息元为纽带，通过应用服务将系统的位置服务平台和终端联系起来，终端将感知采集到的多个时空信息传输汇聚到位置服务平台，由位置服务平台对位置服务信息进行挖掘、融合及统一调度管理，为最终的不同服务对象提供一个通用的智能服务平台，支持上层各类不同位置服务需求。服务对象终端同时又可以是感知终端。

不同终端获取的时空信息根据决策进行相应的编排组合之后可得到满足应用请求所需的相关数据信息，并将提供所需信息的这些感知终端组成虚拟终端环境，用于数据采集及应用实施，虚拟终端环境可以按照服务编排组织服务区域范围内满足所需服务位置属性的各种类型的可用终端聚合临时组建成一个可提供所需服务的网络环境，待服务任务完成之后，则可解除虚拟终端环境，释放使用的终端。

本发明以统一时空基准的基础信息和专题信息为主体，使得位置服务核心数据在统一时空基准上实现位置、时间和对象之间的关联，为用户提供统一时空基准的位置服务提供了基础；位置感知终端获取观测对象的时空信息后提交给位置服务平台统一协调管理，实现所需位置服务需求，新的应用服务可向位置服务平台提出服务需求，服务平台将该服务请求转化为具体的业务并调用相应服务模型，经分析处理后形成相关决策，然后通知区域范畴内支持该服务的感知终端采集基于统一时空基准的对象〈标识、空间、时间〉位置元基础信息及信息元专题数据，将不同终端获取的时空信息根据决策进行相应的编排组合之后组成虚拟终端环境用于数据采集及应用实施，提供符合需求的服务

有益效果：根据位置服务需求，系统中采集到的数据均带有明显的位置信息特征，由此本发明提出基于统一时空基准的对象〈标识、时间、空间坐标〉基础信息，位置服务专题信息，以及附加环境信息的信息定义，使得位置服务核心数据在统一时空基准上实现位置、时间和对象之间的关联，为用户提供统一时空基准的位置服务提供了基础，并且提高了系统中信息资源的共享和处理效率。

附图说明

图1是感知终端、应用服务、信息服务平台与位置元/信息元之间的关系。

图2是位置元基本信息数据格式。

图3是状态位定义。

图4是信息元专题数据格式。

图5是基于SOA的互操作开放框架模型。

图6是基于位置属性建立的虚拟终端环境。

图7是北斗车辆监控系统应用实例。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明提供的一种基于信息元的智能服务方法与系统，可实现多维空间信息的特征提取及统一的规范化基础数据结构定义，提高信息资源的共享和处理效率，为用户提供统一时空基准的位置服务。从信息流转过程的角度来看，时空信息服务系统可看作为通过采集各类时空信息来提供相关服务的系统。感知终端、应用服务、信息服务平台与信息元之间的关系以及工作过程如附图1所示。其工作原理如下：

1)将由“标识”、“空间”和“时间”三要素组成的基本时空信息命名为“位置元”，并将之作为统一的基础数据结构定义；信息元是在位置元的基础上再叠加其他高级信息形成的专题时空数据，信息元是位置元的扩展，根据叠加高级信息不同，可对应形成不同的信息元。

2)系统中的感知终端用于感知获取其观测范围内的各类时空信息，并将采集到的信息转换为统一基准的位置元或信息元数据提交给系统中的位置服务平台进行统一协调管理，实现所需位置服务需求。

3)系统中的位置服务平台用于完成实现各种位置服务请求。本发明以统一的基础数据结构定义为基础，接入信息服务系统实时感知信息，构建位置服务平台。平台面向各种应用环境，将汇聚到平台的各种时空信息进行挖掘、融合及统一调度管理，按需提供智能化的公共时空信息服务。

4)新的应用服务可由服务对象(某服务对象终端)发起，向位置服务平台提出位置服务需求。服务平台将该服务请求转化为具体的业务并调用相应服务模型，经分析处理后形成相关决策，然后通知区域范畴内支持该服务的感知终端采集数据支持该项服务，感知终端获取的实时位置元和信息元数据，或查询数据库中得到的历史信息经相应服务决策模型处理后，输出符合需求的服务反馈给服务对象。

智慧时代各类智能服务对于地理空间位置信息获取、处理、应用具有突出的共性需求，各种智能服务均离不开服务对象的身份信息和其所在相关空间的地理位置信息，且系统中各类感知终端所获取的信息也将随着“时间”和“位置”的推移或改变而不断变化，这些信息中均可抽象提取出“标识”、“时间”和“空间”这三个基本要素，表示观测或服务对象在何处(空间)何时(时间)采集到该信息。但由于位置服务应用中，系统内的各类传感终端将会采集到海量的各种感知数据，而这些不同来源的数据将有可能因为其采集过程中工作场景不同和时空基准存在的差异性，导致其在数据定义、归类、融合处理中面临信息时空特性精准表征及标准化等基础问题，造成系统智能决策中不必要的错误。本发明通过定义“位置元”和“信息元”作为系统中通用的核心元数据，制定了统一的数据格式，并将其作为系统中流转的各项信息的标准化基础数据结构，来提高系统中数据的有效处理能力。

本发明根据位置服务特性及系统中流转的各项信息的要素特征，将由“标识”、“空间”和“时间”三要素组成的基本时空信息定义为“位置元”，作为系统中平台处理或终端生成的核心元数据，附图2给出了位置元的数据格式定义。按照附图2中位置元基本信息数据格式定义，第0～n字节表示位置元的标识信息；第1+n～14+n字节表示位置元的位置信息，其中状态位是对定位状态、位置信息及位置源获取方式的概要说明，附图3给出了状态位的详细定义，速度和方向信息若无则在对应位补0x00填充；第15+n～20+n字节表示位置元的时间信息，其格式为YY-MM-DD-hh-mm-ss，并以附图3中第4～7位表示的所使用卫星定位方式为参考依据，采用相应的定位卫星授时时钟作为时间基准，若使用了多种卫星定位方式，则优先使用北斗授时时钟为时间基准，优先权从高到低依次为北斗、GPS、GLONASS、GALILEO。

在位置元的基础上根据需要可叠加其他感知数据，扩展后的专题位置元信息定义为“信息元”。附图4给出了信息元的数据格式定义，位置元是信息元的核心，而信息元则是位置元的扩展。信息元包含的信息可以表征服务或观测对象终端在何时何地取得何数据。

从信息流转过程的角度来看，时空信息服务系统可看作为通过采集位置元/信息元并根据信息内容和应用需求作出决策并提供相关服务的系统。整个时空信息服务系统由终端和平台两大部分组成，以位置元/信息元为纽带，通过应用服务将平台和终端串联起来。附图1给出了感知终端、应用服务、信息服务平台与位置元/信息元之间的关系以及工作过程。

感知终端用于采集和汇聚多源时空信息，包括位置信息、时间信息、对象信息、环境信息以及其他各种应用传感器提供的数据信息等。根据实际用途的不同，感知终端分为二类：1)用户访问控制终端，这类终端通过用户终端向系统发出应用服务请求，由位置服务平台针对该请求依据服务决策模型作出处理，例如监控可以授权的前端感知层智能位置服务终端，获取对象位置时间基础信息和其他专题数据。2)系统感知层的位置服务终端，主要是用于采集和汇聚系统提供位置服务所需的多源时空信息，并将信息转换为统一基准的位置元或信息元数据，通过各种通信方式提交给系统中的位置服务平台进行统一协调管理，并接收平台的反馈控制信息，做出相应的处理控制操作。

感知终端同时又可以是用户终端。

系统中的位置服务平台用于对时空信息的挖掘、融合及统一调度管理，为最终的不同服务对象提供一个通用的智能服务平台，支持上层各类不同位置服务需求。附图5给出了位置服务平台搭建成功后，系统将具备的基于SOA的互操作开放框架模型。该框架将分为四个区：用户区、应用区、注册区和服务区。提供三种职能角色：服务提供者、服务代理者、服务使用者。

1)服务区是服务提供者的集合，实现了信息组织和信息应用的分离，包括资源服务和第三方服务(包括开放搜索、认证、付费、元数据转换等)。位置服务终端采集的多源时空信息和专题数据等均汇聚于此。

2)注册区是多个注册操作入口站点集合，实现代理者功能，负责向服务提供者提供注册服务和接受服务使用者对注册服务和元数据规范的查询。

3)应用区是使用者的集合，是资源服务和第三方服务的使用者，但同时也向用户区提供应用服务，该区主要任务是按照用户的需要、基于用户的知识体系或者业务流程来定制个性化信息服务系统,即服务的编排。

4)用户区实际上是一个接入终端，可以是浏览器、或者用户的自己定制的应用程序等，发出应用请求，比如智能检索、订阅电子资源等。

框架的运行机制主要体现在SOA的协作上：服务提供者通过服务注册总线将服务信息和元数据规范信息注册到服务代理者的信息库中；服务使用者通过服务发现总线向服务代理者查询服务信息，然后根据返回的信息向服务提供者获取服务的描述，进而绑定服务；根据用户的请求，服务使用者(包括第三方服务和应用区中的业务流程)调用服务。

新的应用服务可由服务对象终端发起，向位置服务平台提出位置服务需求。服务平台将该服务请求转化为具体的业务并调用相应服务模型，经分析处理后形成相关决策，然后通知服务区域范畴内支持该服务的感知终端根据服务路由在系统网络层形成可满足业务服务需求的虚拟终端环境。系统控制虚拟终端环境中的终端获取所需实时的位置元和信息元数据，或查询数据库得到的历史信息经相应服务决策模型处理后，输出符合需求的服务反馈给服务对象。

虚拟终端环境可以按照服务编排组织服务区域范围内各种类型的感知终端，从中选择位置属性满足服务需求的可用终端临时组网，构成一个可提供所需服务的完整网络环境。如附图6所示，图中的小圆圈代表不同的感知终端，可基于一定的位置属性进行重新组网形成满足位置服务需求的不同虚拟感知终端环境，待所需位置应用服务任务完成之后，则可由平台控制中心发布消息，通知服务终端解除临时组建的虚拟终端环境。此处的服务位置属性具有2层含义：

1)指地理位置，即一定范围内的地理区域，此类位置相对集中，我们将之称为集中式位置。位于一定区域范围内的各网络终端可以进行组网，提供相应的位置服务。

2)指属性位置，即饭店、汽车、轮船、商场等场所的位置。这一类位置分布较为分散，我们将之称为分布式位置。位于不同区域的相同场所位置内的网络终端可以进行组网，提供相应的位置服务。

根据上面两种组网方式，如若存在地理位置或者属性位置的变迁和差异，组网形态则会根据其不同的用户群的服务需求进行改变。同一个用户当其地理位置改变进入不同的组网时可以获得相同的服务类型；同一个服务终端根据用户不同的服务请求，组网通过自身形态的重组为用户提供所需要的服务。

附图7给出了北斗车辆监控系统应用实例。系统中车辆上装载有北斗车载终端(感知终端又是用户服务终端)用于接收北斗卫星信号，车载终端可从北斗定位信号中解析出实时的经纬度位置信息以及北斗时钟信息。由于定位信息通过北斗车载终端获取北斗卫星定位信号得到，系统中采用基于北斗统一时空基准的对象基础位置元信息和专题信息元信息。车载终端采集到的北斗定位信息以位置元的形式通过GPRS、3G、WLAN等通信方式发送至北斗数据交换平台，车载报警信号、叠加信号及指/调命令则可以信息元的形式通过前述通信方式或北斗短报文通信方式实现感知终端又是用户服务终端与指挥调度平台(位置服务平台)之间的发送或接收。系统的工作流程可参考如下方式实施。

工作流程1：

1)车载终端1通过北斗向指挥调度平台的监控中心发送报警信号；

2)监控中心根据接收到的信号分析出报警类别，同时通过北斗数据交换平台查询出报警终端所处具体位置信息，最终将获得的终端标识号、报警内容和位置信息提交119、120、110，等待反馈处理指令；

3)监控中心根据接收到的反馈指令，指、调车辆x前往车辆1处。指调指令通过北斗发送给终端x，包括事件类别、目的地位置等信息。

工作流程2：

1)119、120、110等平台向监控中心发送救援信号(事件类别、地点、所需救援车辆信息)；

2)监控中心根据事件地点通过北斗数据交换平台查询目的地临近车辆信息；

3)监控中心根据返回的查询信息筛选出符合要求车辆，通过北斗卫星向其发送指、调命令(事件类别、地点)，接收到指、调指令的车辆前往目的地。

场景1、2中，平台侧的监控中心均可根据需求监控指定区域内车辆状况，或指定车辆运动轨迹，具体指定的监控区域或监控对象车辆可以按照位置属性组建虚拟网络环境的方式进行服务编排，实现应用服务需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于信息元的智能服务系统，其特征在于系统以统一时空基准的对象〈标识、空间、时间〉位置元基础信息和专题信息为主体，使得位置服务核心数据在统一时空基准上实现位置、时间和对象之间的关联，为用户提供统一时空基准的位置服务；系统的位置感知终端获取观测对象的时空信息后提交给系统的位置服务平台统一协调管理，实现所需位置服务需求；应用服务向位置服务平台提出服务需求，服务平台将该服务请求转化为具体的业务并调用相应服务模型，经分析处理后形成相关决策，然后通知区域范畴内支持该服务的系统的感知终端采集基于统一时空基准的对象〈标识、空间、时间〉位置元基础信息及信息元专题数据，将不同位置感知终端获取的观测对象的时空信息根据决策进行相应的编排组合之后组成虚拟终端环境用于数据采集及应用实施，提供符合需求的服务；

所述的统一时空基准的对象〈标识、空间、时间〉位置元基础信息和专题信息，用于位置服务，均可依据服务对象或是观测对象的身份信息及其所处空间的地理位置信息的不同抽象提取出“标识”、“时间”和“空间”这三个基本要素，实现基于位置、时间和对象的关联，将由这三个要素组成的基本时空信息作为基础数据结构定义，并命名为统一时空基准的对象〈标识、空间、时间〉“位置元”；在此基础上可根据需要叠加其他感知数据构建基于统一时空基准的专题信息，定义为“信息元”，位置元和信息元可为各行各业和公众用户构建具备统一时空基准的位置服务提供基础，表示观测对象或服务对象在何处何时被采集或采集到何信息；

应用服务可由服务对象终端向系统的位置服务平台提出服务需求，系统以位置元/信息元为纽带，通过应用服务将系统的位置服务平台和终端联系起来，终端将感知采集到的多个时空信息传输汇聚到位置服务平台，由位置服务平台对位置服务信息进行挖掘、融合及统一调度管理，为最终的不同服务对象提供一个通用的智能服务平台，支持上层各类不同位置服务需求；服务对象终端同时又是感知终端。

2.根据权利要求1所述的基于信息元的智能服务系统，其特征在于系统依据不同终端获取的时空信息根据决策进行相应的编排组合之后组成虚拟终端环境，用于数据采集及应用实施，虚拟终端环境可以按照服务编排组织服务区域范围内满足所需服务位置属性的各种类型的可用终端临时聚合组建成一个可提供所需服务的网络环境，待服务任务完成之后，则可解除虚拟终端环境，释放使用的终端。

3.根据权利要求1所述的基于信息元的智能服务系统，其特征在于位置服务特性及系统中流转的各项信息的要素特征，将由“标识”、“空间”和“时间”三要素组成的基本时空信息定义为“位置元”，位置元基本信息数据格式定义，第0～n字节表示位置元的标识信息；第1+n ～ 14+n字节表示位置元的位置信息，第15+n ～ 20+n字节表示位置元的时间信息，其格式为YY-MM-DD-hh-mm-ss，位置信息中的状态位是对定位状态、位置信息及位置源获取方式的概要说明，位置信息中的速度和方向信息若无则在对应位补0x00填充；采用相应的定位卫星授时时钟作为时间基准，若使用了多种卫星定位方式，则优先使用北斗授时时钟为时间基准，优先权从高到低依次为北斗、GPS、GLONASS、GALILEO。

4.根据权利要求1所述的基于信息元的智能服务系统，其特征在于在位置元的基础上根据需要可叠加其他感知数据，扩展后的专题位置元信息定义为“信息元”；信息元则是位置元的扩展；信息元包含的信息表征服务或观测对象终端在何时何地取得何数据；整个时空信息服务系统由终端和平台两大部分组成，以位置元/信息元为纽带，通过应用服务将平台和终端串联起来；终端用于采集和汇聚多源时空信息，包括位置信息、时间信息、对象信息、环境信息以及其他各种应用传感器提供的数据信息等；根据实际用途的不同，终端分为二类：1）用户终端向系统发出应用服务请求，由位置服务平台针对该请求依据服务决策模型作出处理； 2）系统感知层的位置服务终端，主要是用于采集和汇聚系统提供位置服务所需的多源时空信息，并将信息转换为统一基准的位置元或信息元数据，通过各种通信方式提交给系统中的位置服务平台进行统一协调管理，并接收平台的反馈控制信息，从而做出相应的处理控制操作。

5.根据权利要求1所述的基于信息元的智能服务系统，其特征在于系统中车辆上装载有北斗车载终端、此为感知终端同时又是用户服务终端、用于接收北斗卫星信号，车载终端可从北斗定位信号中解析出实时的经纬度位置信息以及北斗时钟信息；系统中采用基于北斗统一时空基准的对象基础位置元信息和专题信息元信息；车载终端采集到的北斗定位信息以位置元的形式通过GPRS、3G、WLAN等通信方式发送至北斗数据交换平台，车载报警信号、叠加信号及指/调命令则可以信息元的形式通过前述通信方式或北斗短报文通信方式实现感知终端又是用户服务终端与指挥调度平台（位置服务平台）之间的发送或接收。