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移动定位的业务功能与实现原理

当前,作为数字移动通信网提供的增值业务之一,移动定位服务在国外已经有了成功的先例,在国内也已经度过了发展的初期阶段,正表现出良好的发展势头。 而在即将到来的3G时代,定位业务也将是运营商推出的重点增值业务之一,其广阔的市场前景已经引起了移动运营商、服务提供商以及制造商的广泛关注。——编者

  当前,随着无线通信技术的发展和数据处理能力的提高,众多的移动增值业务被开发出来。其中移动定位业务就是最具发展潜力的业务之一。目前,日本、美国、韩国和欧洲的移动定位业务均取得了良好的发展。

  目前移动定位主要的应用包括以下几个方面。人身安全和紧急救助。目前,我国人身安全和紧急救助报警只能依靠拨打110或120,这使得用户在紧急情况下(如正受到人身攻击或急病突发)的报警变得十分困难。利用移动定位业务,手机的持有者只要按几个按钮,警务中心和急救中心在几秒钟内便可知报警人的位置而可以提供及时的救助。美国已规定2001年10月之后所有手机必须具有定位报警功能。欧洲一些国家也开始了这方面的应用。在我国可应用在人身受到攻击危险时的报警、特殊病人的监护与救助、独生子女位置的监护与救助、生活中遇到各种困难时的求助需求等。

  机动车反劫防盗。与目前其它几种防盗系统相比,移动定位业务所采用的系统具有突出的优点包括系统体积小,重量轻,可放置机动车任意位置而不易被窃车者发现;不受遮挡的影响,室内室外均可实现定位;与GPS定位相比,成本低,若使用手机作为定位终端价格可在千元以下;定位系统的安全运行可完全由有关部门自主监控。

  集团车队、人员和租赁设备的调度管理。在许多情况下,集团车队和人员的管理者需要及时调度所属的车辆和人员,以提高工作效率,提升服务质量,如邮政快递、应急维护服务等。管理者希望距离客户最近的车辆和人员在最短的时间内到达用户所在的位置。借助于移动定位业务,管理者可随时了解车辆和人员的位置,因而可根据客户随时的要求,迅速调度车辆和人员。与GPS相比,移动定位业务所采用的定位技术的特点是当车辆和人员进入遮挡物下或建筑物内时,管理者仍可方便地确定其位置,进行调度管理。

  与位置相关的信息服务。移动定位业务可提供与位置相关的各种信息服务。当用户在陌生地区想知道距离最近的商店、银行、书店、医院时,只需数秒手机显示屏上便可出现所需的位置信息。当用户随时随地想购买自己喜欢的商品时,定位系统与信息数据库结合可引导用户购买。还可和互联网站商合作,为用户提供丰富的信息服务。该项业务也将在我国蓬勃兴起。

  物流管理。如对全国流动的货运车辆、火车车厢、专业车队如运钞车、邮政速递车等进行位置监控管理,合理调度车辆,减少空载。

  广告。上述应用的推广将会吸引众多的广告商在定位业务中插入广告业务。具体做法是在用户接收定位信息服务显示前增加1至2秒钟广告显示,可达到好于一般纸页广告甚至电视广告的效果。

  友情、娱乐性服务。用户可利用定位系统随时获知朋友的位置、发出问候信息。可和朋友玩基于位置的游戏。

  很多人都赞同位置服务是21世纪一项很重要的增值业务。对移动用户而言,移动定位业务不仅是了解自己或他人位置的个性化服务,更重要的是关系到每个移动用户的自身与财产安全。随着未来技术的发展,移动定位业务将提供给用户更高的定位精度、更便捷的操作方式、更全面的位置信息。移动定位业务也必将获得更广阔的应用。

  从技术实现上来看,提供定位业务有几种方式,包括通过手机来实现、通过网络来实现以及两种方式的混合使用。

  其中,通过手机的解决方案主要是把GPS组合到手机内提供定位业务,但由于跟踪装置的天线和发送设备价格昂贵,耗电量大,手机的重量增加,同时手机与GPS的无线连接会受到地理位置、周边环境乃至天气的影响。这些因素均使得通过手机与GPS连接方式的应用受到了一定影响。因此,业界又提出了通过网络来实现定位的方式。

  网络解决方案通常有到达角度(AOA)、到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)和多路径鉴别标志等几种方式。

  其中,AOA方式是利用几个基站中的每一个基站来测定与用户机位置距离的角度,由3个不同角度找出用户的位置。TOA是一种基于信元技术的系统,其精度高,但由于手机及基站均须扩充软件并集成,因而成本较高。TDOA采用信元定位技术,在城市的栅格地图上设立一系列等距离的监测点,这些监测点检测和接收由无线手机发出的信号,并送往该城市相应的网络进行处理和服务。通常将检测及记录到的每个基站与手机间信号的来回时间附上准确的时间标志,送到网络中的服务器,该服务器将时间印记互相比较,确定用户手机所在位置,该方案需要至少3条记录,当然,记录越多越精确。多路径鉴别标志,须在城市街道图上制成位置鉴别标志分布图。当信号到达时,该信号与鉴别标志最吻合的点就是最接近用户的位置点。

  上述这些网络解决方案的主要优点是可以面向所有的手机,不需要用户再另行购置新的手机。但通过网络来实现定位也存在一些缺点,主要体现在:每个移动运营公司都需要建立自己的监测站点;运营公司通常把塔和基站设置在成直线的道路上,这样难于获得两个或3个基站同时接收到的手机信号;不能标出高度;由于地理环境的原因,有时会使传播和接收的信号产生差异,例如城市的高大建筑物、山区的山峰等会形成信号的反射和往返,造成定位误差。

  基于以上分析,还有一种途径是混合解决方案。混合解决方案有无线助理GPS和增强型观察时间差(EOTD)等方式,克服了纯粹使用GPS的缺点,如电池寿命和与卫星的瞄准线等问题,而且成本也较低。因此,该方案受到了业界的关注。混合解决方案主要包括:

  无线助理GPS解决方案。无线助理GPS解决方案把客户机与服务器对GPS信号的处理区分开来,客户机的处理技术反映在手机里,服务器采用了工作在网络上的UNIX、NT软件。由于客户机比整个GPS接收器做的工作少,因此它在网络拥塞的环境下也能正常工作及处理较弱的信号,该方案和通常的GPS不一样,可以在室内或树林的环境下工作。纯粹的GPS方案耗电大,无线助理GPS耗电小。无线助理GPS系统无须改变网络硬件,但需增加网络软件。无线助理GPS解决方案的主要缺点是用户需要购置具有助理GPS功能的手机。

  EOTD解决方案。该方案用手机中的软件收听移动网络信息,用位置测量单元(LMU)记录来自网络的连接数据。手机将网络中读取的数据送到网络中心的中央服务器。该服务器把手机的信息和LMU的数据进行比较,计算用户所在位置。

  但是我们也必须看到,除了技术与成本之外,还有更多的因素影响到移动定位业务的发展。例如移动Internet中的移动定位技术,就受到了多方面的质疑,即当定位计算功能在网络中进行时,用户对定位业务的控制能力将很弱,这时用户不能阻止网络对其所在位置的确定,那么用户的隐私权将受到侵犯。对于这一点,一直都存在比较大的争论。如果用户能够在不关闭他的手持电话的情况下将定位功能关闭的话,大多数用户都会感到舒服些。基于此,有众多的专家支持将实现定位的功能附加在移动终端上的技术方案。

  随着移动通信技术的发展,特别是3G的发展,移动定位业务的技术实现也会有更加丰富的手段。专家预计,基于信元识别的位置技术在未来将更有优势,尤其是精度将进一步提高。而移动定位业务将因此而获得更广泛的应用,如公路、导航、贵重物品运输和运钞车的跟踪以及与位置有关的计费等一些增值业务。

  ■小资料

  什么是移动定位

  作为移动通信系统的特色业务之一,定位服务一直被认为是未来移动增值业务的一个亮点。目前,北美、欧洲和亚太地区的主要移动通信运营商都已开通了移动定位业务。预计到2004年底,使用移动定位及基于位置服务的用户数量将超过6000万,从而使其成为仅次于语音的第二大移动业务。移动定位可帮助个人和集团客户随时随地获得基于位置查询的各种服务与信息。运营商可以利用自己的移动网络资源,结合短信息服务系统、GPS和地理信息服务系统(电子地图),与内容和业务提供商合作,可以为个人和集团客户提供丰富多彩的移动定位应用服务。目前移动定位业务的具体应用可大致分为:公共安全业务、跟踪业务、基于位置的个性化信息服务、导航服务以及基于位置的计费业务等。


 
     
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