北斗导航在户外的应用.docx

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北斗导航在户外的应用

北京华力创通科技股份有限公司导航民用终端部

北斗导航在户外的应用

一、 系统概述

随着户外运动受到追捧，越来越多的人加入到户外行走、探险穿越旅游的行

列。

然而，与其增长相随的是，户外运动穿越旅行的伤亡事故，也开始步入高

发期。

有报告显示：

2009 年至 2011 年 3 年间，全国共发生 483 起驴友穿越旅

行伤亡事故，超过平均每周两起。

部分驴友盲目自信，以身犯险的行为见诸报

端后，引起社会上不小的非议。

我国政府及相关部门在户外运动上正加快我国户外运动产业链的建设，出台

和完善我国户外运动的有关法律、法规及产业标准，有序组织户外运动知识普

及和培训，加强管理、服务意识。

而目前还没有一个完善的户外运动管理、监控、服务体系，缺乏相应的应急

救援通道。

政府和相关部门无法有效的了解、掌握户外活动群体的活动状态，

导致无法提前预警、对发生的事故及时有效的响应以及事后的分析总结。

基于上述原因，华力创通“北斗无限”户外运营平台是集北斗卫星通信、

互联网、移动无线通信网三网一体的信息服务平台，服务平台将户外人员、车

辆、医疗救助机构、户外人员的家人和组织等无缝连接。

通过地理信息系统，

显示和追踪拥有北斗户外终端的用户开机状态下所处位置以及紧急救援时的实

时位置；户外用户运动轨迹；提供与户外用户生命支持有关的自然环境地理信

息服务、导航服务以及其他相关的信息服务等。

该服务平台填补国内相关行业北斗应用空白，为华力创通完全自主创新的

研发项目。

此项目依托华力创通自研的 HWAPHONE-300 北斗手持移动终端和

HWA-RDSS-300 北斗手持卫星通信终端与服务平台相结合，实现针对户外活动者

救援、导航、服务、娱乐为一体的北斗户外应急救援运营服务平台。

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二、国内外产业领域发展现状和技术、产业发展趋势

1.国内外产业领域发展现状

随着 GPS/GIS/GSM 技术和数据库技术的不断发展和应用的越来越广泛，具

有强大数据管理、空间分析、辅助决策功能的管理服务信息系统在户外运动管

理方面发挥了不可替代的重要作用。

1） 国外现状

户外运动起源于 18 世纪欧洲的探险、科学考察活动，当时这些活动仅仅是

人们迫于生存、发展需要采用的一种生活手段。

随着社会的不断发展，欧美户

外人群不断壮大，为整个户外市场带来了勃勃生机。

根据美国户外运动协会统

计，美国总体的户外市场零售总额达到 6500 亿美元。

2010 年美国人口普查局

做出的人口普查结果显示，美国人口达到 3 亿多，而美国整个户外用品市场的

从业人员有 610 万人。

美国户外运动参与人口由 2006 年的 134.4 百万增长到

2011 年的 141.1 百万人，参与度相当高。

同时欧美国家的户外活动组织则相当得当，管理也更加规范。

欧美许多国

家对自助探险旅游活动的参与者进行进入许可，并按照旅游地的风险等级来要

求参与者的资质条件、设备配备条件等，同时将其与能否进行保险赔偿进行关

联，从而约束旅游者的个人英雄主义行为。

除此之外，还强调利用保险手段来进行风险管控，强调建立融合公共救援、

公益救援和商业救援相结合的综合救援机制,有完善的救援、服务信息化系统，

提供救援、巡视、天气预报等安全保障信息，提升旅游安全的救援能力及户外

信息化服务。

特别是美国，户外爱好者群体庞大，对户外运动的管理、服务、救援一体

的信息化系统非常完善。

境内几乎所有的山峰，都被划归在不同的公园中。

如

果这座山峰处在国家公园中，那么登山所应该遵守的法规，以及应该收取多少

的费用，都会由国家公园处起草，上报内政部经国会通过后成为正式法规。

如

果那座山峰属于州立公园，则由州一级的政府制定规章制度。

每个州都有专管

州立公园的林园管理部门，景区内都建设有完善的登山硬件设施，公园还要负

责登山者的登记注册，并对其提供救援、巡视、天气预报等安全保障信息以及

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配套的信息服务。

在救援体系中，在不同的地方都有救援组织，承担本地区的

救援工作，以达到最快的反应速度和最大安全保障。

例如在洛杉矶一个城市就

有 7 个救援组织。

其中隶属于政府机构的救援队只有 2 个，其余 5 个都是志愿

者组织。

尽管是民间力量，但这些志愿者组织与政府的救援队享有同样的福利

待遇，此外还有不少基金会为他们提供资金。

这些救援机构都有完善的救援程

序，例如：

搜索的程序为：

（1）收到报警，确定响应紧急程度，发出警报；

（2）发出警报程序；

（3）启动应急程序（固定程序）和当地搜索工作程序；（4）制定搜索计划和

策略，包括可行性分析；（5）搜索策略和操作，包括线装搜索、网状搜索等方

式的确定；（6）追踪；（7）野外定向和行军；（8）夜间搜索；（9）无线电

通讯；（10）ELT 搜索；（11）GPS 的应用；（12）适合当地的野外救生和救生

技术、装备；（13）直升机的应用和安全。

户外运动者户出发前通常会携带卫星电话、GPS 接收机、无线信号发生器

以及对讲台等通信导航设备，在遇到危险是可以通过卫星电话或对讲台呼叫当

地的救援组织，并通过 GPS 接收机把自己的位置信息报告出来或打开发射器开

关，就能发射出脉冲信号，等待救援者根据手持接受信号仪信号强弱的不同，

找到最强的方向，发现自己的位置。

2）  国内现状

户外活动在中国 1989 年第一个民间社团在中国成立，在中国登山运动管

理中心的领导下，2003 年底，注册的正式俱乐部有 300 多家。

2007 年底，注册

的正式户外俱乐部已达到 15000 家。

据有关方面统计，目前国内户外运动的产值已经从无到有，从 2002 年年产

值 6000 万人民币直至 2008 年突破的 30 亿，短短 6 年的的时间，惊人的增长速

度令国外同行业都惊叹不已。

目前估计中国整体的户外市场零售总额在 100 亿

人民币左右。

而随着户外群体的不断壮大，户外运动以每年 45%速度递增，正

在成为新的经济增长点；初步估计中国固定的“驴友”数量已达 8000 万人。

同时政府及相关部门在户外运动上正加快我国户外运动产业链的建设，出

台和完善我国户外运动的有关法律、法规及产业标准，有序组织户外运动知识

普及和培训，加强管理、服务意识。

相关管理、服务、救援体系的相关政策还

待建立。

目前对户外管理已经出台了不少政策，如《国内登山管理办法》，《关

于加强登山户外运动的组织和安全工作的通知》，但政策本身的可行性和执行力

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度都不够，需要加强政策制定的科学性和执行的有效性。

目前国内的山地户外运动在我国还仅仅是个开始，很多人只是知道这个运

动项目有趣，好玩，贴近自然，但是对其存在的危险性缺乏必要的认识，经常

出现有些人甚至连最基本的装备都没有，就抱定“有条件要上，没有条件创造

条件也要上”的情况，更缺乏出现危险后的应对措施。

除了少数专业从事山地

户外运动的人外，剩下的大部分是户外运动爱好者，对户外的危险性和高山救

援的认识存在明显的盲区，当山友在进行攀岩和登山时，一旦危险真正降临的

时候，他们除了发出求救信号外，就是手足无措。

求救通道也不是很通畅，没

有国家级的救援响应体系，导致大家经常认为出了问题呼叫警察的尴尬局面。

从而延误了救援的最佳时机。

这需要我们政府、行业、企业等共同努力，去完

善户外服务、管理体系，建立健全的户外安全管理体系。

2. 技术发展现状和趋势

目前国家在户外信息化服务体系还在建立健全中，处于初级阶段，无法满

足现在户外发展速度。

大多数户外爱好者在安全、救援保障设备上几乎没有选

择，只能靠手机、卫星电话、GPS 设备到野外，如果遇到危险，无法及时有效

的找到相关的救援机构，而救援机构在获得救援信息后，也只能采用原始的救

援方式，根据遇险人员的描述大范围的拉网搜救，影响救援效率。

随着现代技术的不断发展，在 GIS、北斗卫星定位系统、移动通信极其卫

星通信网络、数据库技术已经在各个领域得到应用，基于位置的管理、服务、

救援应用到户外是一个不错的模式，特别是北斗定位系统已经开始民用，为户

外救援提供了不错的通信通道，特别是在没有移动通信的环境更为有效。

2.1 产业发展现状和趋势

虽然户外运动以每年 45%速度递增，初步估计中国固定的“驴友”数量已

达 8000 万人。

但户外活动还处于初级发展阶段，目前还未达到国外户外发展水

平。

由于我国资源丰富，人民生活水平在不断提升，我国户外产业将有庞大的

市场开发前景。

社会资源的不断涌入，政府机构越来越关注这个产业，相应的公共基础设

施的不断完善，政策执行力度加大，监控、管理、救援体系的建立，将吸引更

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多的青少年加入到户外活动中。

随着北斗卫星定位系统正式开放，国家加大了北斗在民用投入，充分利用

北斗卫星定位系统独有的特性“知道自己在哪，同时能让别人知道在哪”，北斗

终端与户外成功结合，提升了对户外活动管理、服务 、救援等信息化体系，使

得更多人群愿意参与到户外活动中，必然推动北斗终端几何图线上升。

这将带

动北斗产业的不断发展，促进多模芯片技术升级及广泛使用，同时也将推动跟

导航定位相关的内容提供商参与。

在北斗产业化与行业化发展起到催化剂的作

用，有利于建立基于户外监控、服务、救援应用的行业标准。

3. 北斗户外应用将有广阔的应用发展前景

1） 户外运动应用的特点

个人户外运动期望得到的服务，主要有三个层次：

第一层次是提供位置信

息、救援和监控服务，期望比例在 50%左右，注意关注的是安全方面的定位需

求，第二层次是提供消费信息和朋友位置服务，期望比例集中在 43%－44%，主

要对娱乐休闲方面的服务感兴趣。

第三层次是其他服务类型，期望比例随着服

务类型的不同有较大差异。

随着社会关爱以及个人消费能力的提升，应急救援及社区服务发展迅猛，

相应的服务平台应运而生。

主要服务在老人、小孩等特殊群体。

服务内容重点

在医疗保健、位置监控。

而针对“驴友”这个群体的服务目前相对较弱。

2） 信息化服务水平已成为户外运动行业快速发展的瓶颈

以互联网络技术为代表的信息技术进步在不断促进户外运动行业相关服务

管理信息系统创新升级的同时，也实现了服务向个性化、互动化、区域化的升

级转变，极大地提升了户外运动人员在户外活动交易中的参与度和主动权，进

而使户外运动联盟和相关管理部门能够更加准确地掌握户外人员需求的反馈信

息，设计并提供定制化的产品与服务。

而第三代移动通信技术（3G）的普及、

第四代移动通信技术（4G）的逐渐应用，以及基于卫星移动通信的天地一体化

移动通信手段的出现，使服务借助地面网移动通信技术、天地卫星移动通信技

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术，实现移动设备与固定网络的互通，实现永不下线，移动共享。

同时，基于

GNSS 全球卫星导航定位系统实现的户外运动人员 LBS 相关信息，服务系统已经

能够真正实现随时随地数字化的服务，为不断跨越地理空间进行位置移动的户

外运动人员，提供真正如影随形的贴身服务，户外人员通过移动终端便可随时

随地掌握所需信息。

高技术的服务管理信息系统的迅猛发展也为户外人员带来方便、快捷和全

新的路线体验，成为强化户外运动信息化产品竞争力的重要手段。

目前制约我国户外运动可持续快速发展的一个重要制约因素就是服务管理

信息系统的技术含量偏低，我国服务管理系统技术基础较薄弱，科技投入较少，

高新技术介入程度低，导致服务管理决策科学化和经营管理信息化程度低，同

时户外区域信息资源开发利用的基础工作较为滞后，所涉及到的各种信息如用

户信息、资源信息等。

对这些数据的收集统计、开发利用往往只停留在表面上，

缺乏对这些信息资源有效的深层次加工和利用，难以为户外运动的信息化管理

提供必要的数据支持，难以高效地把信息资源转化为收入和财富。

3） 北斗户外应用前景

中国北斗户外运动信息系统为“驴友”提供管理、服务、紧急救援、报平

安，加强团队互助、风险提示、电子围栏预警以及户外活动成果分享的平台通

道。

一端连接“驴友”，另一端连接企业、协会、政府及民间救援机构，中间连

接户外运动的家人和好友人员等。

其中“驴友”通过北斗卫星通信链路

（RDSS）或移动通信网与平台连接；相关机构以及“驴友”的家人和好友通过

Internet 或移动网与平台连接。

通过平台架起“驴友”与救援、友人之间的信

息交互和分享桥梁。

这是一个架构在由卫星通信、互联网、移动网三网一体的

中国北斗户外运动信息服务平台，这个平台的核心是基于 2D\3D 电子地图与卫

星遥感影像融合的地理信息系统，显示和追踪拥有北斗户外终端的户外运动者

开机状态下所处位置以及紧急救援时的实时位置；记录、显示并允许特定注册

用户访问户外运动者的通信记录，轨迹路线回放；建立户外运动者与其家人和

好友之间的短报文通信；能够提供户外活动者与生命支持有关的生理体征信息、

自然环境地理信息服务、导航服务、安全预警及风险提示服务。

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北斗户外运营服务体系的建立，将促进户外监管、信息服务以及救援信息

转发等服务，有利于户外安全次序的有序发展，符合户外爱好者的实际需要。

目前在户外应用领域里还没有一套完善的户外运动服务系统及产品存在，中国

北斗户外运动信息系统的建立将吸引更多的户外厂家及北斗产品应用开发厂家

的加入，参与信息系统及产品的开发、使用。

北斗户外运动信息系统采用开放

的平台架构，有利于户外行业北斗应用的标准建立，提升服务理念，促进北斗

产业在户外应用发展，因此北斗户外运动信息系统将有很好的发展前景。

三、产品市场需求分析

户外运动是随着人们亲近大自然休闲生活方式兴起而发展起来的朝阳产业。

受益于 GDP 的高速增长、城乡居民消费能力逐步提升、城镇化进程和消费升级，

户外运动这种积极健康生活方式在我国呈现出高速成长的趋势，预计未来很长

一段时间内行业将保持快速增长的态势。

3.1 户外产业正在成为新兴绿色经济增长点

根据前期户外市场调研，目前户外协会、俱乐部等组织非常多，组织大小

不一。

户外运动参与人数及户外运动相关市场以每年 45%速度递增，伴随户外

运动而衍生的装备、服务等市场也在蓬勃发展，正在成为新的经济增长点；而

目前中国固定的“驴友”数量已达 8000 万人，巨大的户外运动参与人群，为本

项目提供了基础市场保障。

3.2 专业户外联盟体系，为本项目提供了有效市场渠道

户外作业行业众多，保障本项目更大潜在市场空间

除户外探险，登山协会、户外作业行业构，初步估计从事户外探险、野外

勘探等户外作业者有 500 万人，随着社会经济的发展，参与户外的人会越来越

多。

所涵盖的行业包括：

探险（驴友）、专业登山、野外救护、地质勘探、森林

消防、电力线巡检维护、武警边防巡逻、黄金武警部队、边境缉毒、应急救灾、

航海及渔业等户外作业行业。

众多户外作业行业也是本项目终端产品和服务的

潜在客户群。

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3.3 北斗户外运动信息系统是“产品+运营+服务”的服务平台，率先创新北斗

在户外应用

位置服务、导航、风险预警、应急救援服务、基于社交网络的“沟通、分

享”及联盟线路及活动推广是中国北斗户外运动信息系统的重点应用，智能服

务平台可综合“驴友”的特性来寻求最好的契合点，给“驴友”带来不同的极

具特色的体验服务，以便获得特定的用户群体和更大的发展空间。

智能管理平

台也可为行业联盟提供统计数据，指导行业的良性发展。

该体系的建立将促进户外产业的有序发展，提高户外监管、服务力度，同

时也有利于北斗卫星导航系统应用推广与产业化，具有重要意义。

四、平台构架

从物理属性上分为物理层、通信层、数据层和应用层四个层次

1.物理层：

主要指支持该系统的基础设施，包含华力创通 HWAPHONE-300 北

斗手持移动终端和 HWA-RDSS-300 北斗手持卫星通信终端；

2.通信层：

主要指支持该系统的通信解决方案，主要包括终端应用系统内的

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用户与信息服务中心之间的信息传输，终端用户与好友手机之间的信息联

通等；

3.数据层：

主要指支持该系统运行所采集、集成和存储的各种各类数据，主

要包括基础设施数据（空间和属性数据）、运输数据、管理数据、经济和社

会相关数据等；

4.应用层：

主要体现在北斗户外的服务功能，主要短信服务、短信转发、SOS

预警、终端用户位置显示及轨迹回放等构成。

系统总体结构的运作模式可描述为：

物理层、通信层、数据层和应用层结

构紧密联系，逐层发生关联。

当用户需要服务时，调用相应应用层的服务系统，

而应用层提供服务需要有数据层的数据作为支撑，当数据层的数据支撑应用服

务时，必须通过通信来传输，应用层、数据层和通信层，都必须通过物理层作

为基础。

五、平台特点

●支持北斗自主导航定位和通信功能；

●北斗 + GPRS/3G 一体化的无线通信网络；

●强大的后台运营服务基础体系；

●丰富的基于位置的服务信息；

●个性化的应用服务领域；

●多级运营服务组织构架。

六、系统功能

1. 北斗卫星通信：

主要是实现户外北斗用户（设备）与服务中心之间的通信；

用户在北斗手持型通信终端上编写短信，通过 HWA-RDSS-300 北斗卫星通信

终端发送到北斗指挥机上；北斗指挥机收到消息后，经北斗服务器编解码软

件解析用户消息内容，同时平台也可以编写短息利用北斗指挥机发送给用户

终端上，实现北斗用户与平台间的相互短报文通信。

2. 北斗短信群发、转发：

实现平台对用户终端消息群发以及北斗短报文与手机

之间的短信互发。

平台通过指挥机对特定的组群实现群发消息（例如天气、

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安全提醒等）；户外用户利用北斗终端发送消息给其好友手机，通过北斗终

端自带软件编写带有手机号码的短信发给平台指挥机，平台解析消息内容及

手机号码，通过企信通短信平台把带有北斗用户终端卡号及短报文的信息转

发给该手机号码。

同时手机用户能回复到北斗终端，消息经过平台解析组包

由北斗指挥机发给北斗终端。

其中短信包封装解析是通过华力创通自定义协

议来实现的，这样保证了数据安全。

3. 北斗户外用户位置显示与追踪：

在 WebGIS 技术支持下实时显示北斗户外活

动用户的位置和轨迹回放。

北斗用户终端通过北斗或公网的形式把位置信息

传给户外平台入库并实时的信息显示在 GIS 地图上面（通过谷歌地图 API 接

口和XX地图 API 接口），如果没有数据传送，就一直显示最后一次位置点；

也可以调存库数据画出户外活动者的历史轨迹。

4. 数据采集：

用户可以利用 HWAPHONE-300 北斗手持移动终端采集数据，并

通过 3G/GPRS/BD 来传输终端所采集的数据，并提交到服务平台上

5. SOS 报警功能：

用户在出现危险的情况触动终端一键式按钮，终端自动产生

报警消息（消息内容包括时间、经纬度、请求支援等文字内容），通过

HWA-RDSS-300 北斗卫星通信终端发送到服务平台的北斗指挥机，并通过信

息处理，将报警用户信息与用户数据库匹配后，获得相关的报警用户注册手

机（好友、家人、单位），平台把 SOS 报警信息和报警人员位置信息转发给

这些好友及俱乐部的注册手机上。

同时在平台监控地图界面显示报警位置、

终端注册人员的信息。

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6. 群组内成员位置共享：

建立群组后，可以通过位置共享功能实时掌握组内人

员的位置情况，并在终端地图上显示。

此功能通过移动互联网实现。

7. 轨迹共享：

终端用户可以通过预装在 HWAPHONE-300 北斗手持移动终端的

“北斗无限”软件采集和编辑轨迹信息，并通过平台共享至全体用户、群内

用户或者个人用户，以便分享轨迹供交互式导航应用。

8. 交互式导航：

用户通过申请群组间位置导航，平台响应后，给申请者提供群

组内用户位置或者历史轨迹，并由用户终端测算相互之间的位置距离。

七、多级运营服务组织构架

该平台支持多级运营服务体系，可以灵活扩展分中心，满足不同级别用户

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需求。

八、其他应用领域

专业登山、野外救护、地质勘探、森林消防、高压电力线维护、

武警边防巡逻、边境缉毒、应急救灾、航海及渔业。