1、移动位置服务介绍

　　移动位置服务(LBS)又称定位服务，是通过从移动网络获取移动终端用户的位置信息(经纬度坐标)，在电子地图的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务。

　　移动位置服务首先从美国发展起来。1996年，美国联邦通信委员会(FCC)下达指示，要求移动运营商为手机用户提供E911(紧急求助)服务，即提供呼叫者的位置以便及时救援，实际上这就是移动位置服务的开始。此后，日本、德国、法国、瑞典、芬兰等国家纷纷推出各具特色的商用位置服务。目前，世界许多国家都以法律形式颁布了对移动位置服务的要求，如美国“US FCC E911”以法律的形式规定了运营商为911用户提供的定位服务精度标准，而欧盟也颁布法律，遵循“US FCC”标准，并将于2003-1-1实施。

　　位置服务进入中国市场后，通过各方面的努力，已从最初的概念转变为商用服务。中国移动向用户提供的“移动梦网”服务中已包含了基于CELL ID技术的移动位置服务。北京、广东、福建和山西等省市已推出服务，其它省市也已经完成了商业部署。

2、实现方式

　　2.1　技术原理

　　无线定位技术是指用来判定移动用户位置的测量方法和计算方法，即定位算法。

　　(1)当前蜂窝小区(CELL_ID+TA)定位技术

　　CELL_ID+TA定位是一种最简单的定位方法，移动台在当前小区注册后，在系统的数据库中就会有相对应的小区ID号，系统结合基站的地理位置信息和小区的覆盖半径得出移动台的粗略位置。该定位方案无需对网络和手机进行修改，响应时间短。但它的定位精度取决于小区的半径。

　　(2)基于电波传播时间(TOA)的定位技术

　　通过测量信号从移动台发送出去并到达消息测量单元(3个或更多基站)的时间来定位。移动台位于以基站为圆心、移动台到基站的电波传播距离为半径的圆上。通过多个基站进行计算，移动台的二维位置坐标可由3个圆的交点确定。

　　(3)基于电波传播时间差异(TDOA)的定位技术

　　该定位技术是通过检测信号到达两个基站的时间差，而不是到达的绝对时间来确定移动台位置的，降低了对时间的同步要求。移动台定位于以两个基站为焦点的双曲线方程上，确定移动台的二维位置坐标需要建立两个以上双曲线方程。

　　(4)增强型观测时间差(E-OTD)定位技术

　　移动台对服务小区基站和周围几个基站进行测量，算出测量数据之间的时间差，并用此计算用户相对于基站的位置。

　　(5)GPS独立定位技术

　　该类技术是通过在移动台内置GPS接收机模块，并将普通手机天线换成能够接收GPS信号的多用途天线。通过接收GPS数据进行计算，确定移动台的位置信息(包括经度、纬度、速度、时间、轨迹等参数)并将结果报给移动网络。

　　(6)辅助GPS(A-GPS)定位技术

　　GPS定位精度非常高，但响应时间较长。将GPS与通信网结合起来，实现一种精度高、定位快的方式——辅助GPS定位。A-GPS定位技术也需要在移动台内增加GPS接收机模块，但移动台本身并不对位置信息进行计算，而是将GPS的位置信息数据传给移动通信网络，同时通信网将GPS参考网络的辅助数据如差分校正数据、卫星运行状况传送给移动台，并将通信网数据库中移动台的近似位置传送给移动台。移动台根据这些信息，可以大大缩减首次捕获卫星时间。

　　2.2　实现方式

　　定位系统的物理结构主要有3种：

　　(1)基于移动台的定位——自主定位系统，

　　有两类：一是将GPS接收机集成于MS中，另一类是MS接收不同BTS的信号，通过进行运算定位。

　　(2)基于网络的定位——远程定位系统，

　　是由不同的BTS接收MS发射的信号，进行参数测量，实现对MS的定位。

　　(3)混合定位系统——自定位系统与远程定位系统相结合，

　　是将测算位置所需要的定位函数放置在移动台中，将混合函数放置于网络系统中，测定计算过程由移动台和网络共同完成。

　　从上面的分析可以看出，无论采用何种定位方式，定位区域内都要有良好的无线网络覆盖；另外为用户提供相应的增值服务，也需要依托移动通信网络支持。

3、应用实例

　　以我国南方某湿地公园为例，介绍移动位置服务应用方案实例。

　　该湿地公园面积为11.4平方公里，70%的面积为水域(河港、池塘、湖漾、沼泽等)。整个园区六条河流纵横交汇，其间分布着众多的港汊和鱼鳞状鱼塘。据调查，目前园内无常住人口，旅游旺季日接待游客数量达到1万人左右。公园之外的8平方公里面积中部分区域有常住人口，数量在1万人左右。

　　游客在景区内主要是乘船游览的，游船装载游客在规定水域上参观游览的时间和线路是有严格规定的，但一些游船为了经济利益，会违反规定，缩短游览时间和改变游览路线，造成游客的损失。另外由于水域面积很大，出现意外也不易定位。为了保障游客的正当权益和安全，有必要采取一些方法和措施来管理所有游船的游览时间和路线。

　　具体要求如下：

　　◇要求全屏显示公园水域配有定位设备的所有船舶和手机位置；

　　◇建立各船队管理系统；

　　◇对船舶、人员进行实时定位；

　　◇船舶、定位手机历史轨迹查询；

　　◇执法管理人员工作路线轨迹查询；

　　◇禁航区域报警功能；

　　◇电子地图显示的自主管理；

　　◇管理平台统一调度管理；

　　◇提高抢险、救援工作的时效；

　　◇定位系统的培训和试运行、调试；

　　◇针对管理范围内用户的短信通知。

　　从以上要求可以看出，游船的管理实际上是移动位置的管理，如果能实时监控游船的位置，则能对游船的游览时间和路线进行有效的监控和管理。

　　3.1　建设方案

　　方案一：A-GPS方式

　　整个系统是以A-GPS为主要定位技术，实现定位范围和定位精度的大幅度提高。以GPRS网络为传输数据的方式。

　　系统工作原理为：船载终端(手机)将其所获取的当前GPS地理位置信息，通过GPRS方式上传到系统服务器。客户端可以通过专用GIS软件或IE浏览方式，对当前受监控船舶(手机)所在的位置、船速及行进方向进行实时监控，并可以通过网络对船载终端(手机)进行控制，实现移动船舶(手机)与监控中心的双向数据传输，完成对船舶(手机)运行状态、安全状态、技术状态的监控。系统原理如图1所示。

图1


　　各部分功能分别是：

　　◇带有GPS芯片的手机

　　(1)计算精确位置；

　　(2)定时将位置信息上报管理平台；

　　(3)接收管理平台下发的信息。

　　◇管理平台

　　从手机获取位置信息，去GIS系统请求具体地理信息来进行管理和监控。包括以下功能：

　　(1)用户(主要是游船经营者)登录和注销；游船经营者每天上班时使用GPS手机登录管理平台，进行上岗登记，管理平台生成一个相应的会话，游船经营者下班时，注销本次登录，删除会话；

　　(2)用户的AAA鉴权；

　　用户登录时鉴定用户的合法性；

　　(3)用户位置信息获取；

　　用户登录后手机会定期将用户的位置信息发送到管理平台；

　　(4)通信链路检测

　　定期检查通信链路的可用性，如果链路不可用，就重新建立连接；

　　(5)报警及相关管理和其它信息下发；

　　如发现游船有违反规定的行为，系统会下发告警信息到手机，也可采用短信形式使用这个通道发送管理信息和其他信息。

　　(6)定位的核心处理

　　提供辅助数据和游船的粗位置，供手机计算精确位置。

　　◇GIS及位置管理系统

　　(1)提供地理信息；

　　(2)游船路线监控；

　　(3)游船游览时间管理；

　　(4)告警管理

　　(5)用户管理；

　　◇移动GSM/GPRS网络

　　是该系统的核心环节，是网络资源的提供者和业务支撑平台的搭建者。

　　业务流程：(参见图2)


图2


　　方案二：CELL ID方式

　　目前应用较广泛的是CELL ID定位技术。这种技术不需要对手机或网络做较大的改动，因此能够在现有手机和网络的基础上构造移动定位系统。在目前GSM网络中，BSC会在移动台(手机)的位置更新、呼叫处理、短消息传送以及切换等过程中将用户所在基站扇区的CELL ID传送给MSC。因此，这种技术就是通过采集手机所处的小区识别号(CELL ID号)来确定用户的位置，只要系统能够采集到手机所在小区基站在地图上的地理位置，以及小区的覆盖半径，则当手机在所处小区注册后，系统就会知道手机处于哪一小区。这种技术的定位精度取决于所在小区半径、基站密度等，在基站密度较高的地区，CELL ID定位精度也较高，而在基站密度较低地区，CELL ID定位精度也会较低。因此利用CELL ID开发基于位置的应用服务。不需要移动台和网络设备作硬件升级，也不需要增加新的网络实体。基于小区标识的定位精度不高，定位的范围与小区的覆盖范围相同，若有相应的算法可适度提高定位精度。

　　3.2　方案比较

　　1)两种方案技术特点



　　2)方案比较

　　方案一：A-GPS方式

　　优点：

　　◇定位精度高可达5～50m。

　　◇传输实时性高

　　用户可根据需要任意设置跟踪时间间隔。

　　GPRS方式(在不考虑网络延时情况下)最短可以达到1秒。

　　◇大数据量信息的传输

　　因为是利用GPRS网络来传输数据，因此传输的数据量大。

　　缺点：

　　◇只有带GPS芯片的手机才可使用

　　◇室内无法使用

　　◇投资较高，系统比较复杂

　　方案二：CELL ID方式

　　优点：

　　◇系统简单，网络设备不用升级，不用增加新的网络实体

　　◇普通手机就可以使用

　　◇任意GSM网络覆盖区域可以使用

　　◇投资较少

　　缺点：

　　◇定位精度低

　　◇需要新建微基站，网络维护管理困难，传输不易解决

　　◇传输的数据量有限

　　由于该湿地面积大，CELL的范围相对比较大，方案二即使新建一些微蜂窝基站，定位精度也很有限，不能准确有效地实施对船舶的监控和管理。该湿地地势比较平坦，正适合使用高精度终端定位方式，同时也不需要新建设很多基站，网络维护管理方便。因此方案一比较适合当地的实际情况。