第1章 位置服務(wù)基本概念
本章詳細(xì)闡述位置服務(wù)的產(chǎn)生和發(fā)展過程，分析位置服務(wù)通用的基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)并列舉當(dāng)前位置服務(wù)應(yīng)用的熱點(diǎn)方向.在此基礎(chǔ)上提出實(shí)現(xiàn)位置服務(wù)的基本構(gòu)成要素，并重點(diǎn)描述各種構(gòu)成要素之間的關(guān)系，以及每個(gè)要素含義?組成和實(shí)現(xiàn)方法.
1.1 位置服務(wù)的產(chǎn)生與發(fā)展
1.1.1 位置服務(wù)概述
1. 位置服務(wù)定義
位置服務(wù)的英文全稱是locationbasedservices，簡稱LBS;在國外也有人用mobilelocationservices(簡稱MLS)來命名，以突出用戶的移動(dòng)性特點(diǎn).對(duì)于LBS的定義，許多運(yùn)營商?內(nèi)容提供商以及學(xué)術(shù)研究人員分別從不同角度進(jìn)行了描述，例如:(1)位置服務(wù)根據(jù)用戶的即時(shí)需求和位置發(fā)布應(yīng)用;位置服務(wù)是指發(fā)現(xiàn)移動(dòng)終端地理位置并基于位置信息提供服務(wù)的能力;位置服務(wù)定義于移動(dòng)商業(yè)服務(wù)，即利用用戶移動(dòng)終端當(dāng)前位置提供信息服務(wù).
(2)位置服務(wù)又稱定位服務(wù)，是通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)獲取移動(dòng)終端用戶的位置信息(經(jīng)緯度坐標(biāo))，在電子地圖平臺(tái)的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù).
(3)無線定位服務(wù)就是通過手機(jī)終端與無線網(wǎng)絡(luò)(如GSM?CDMA)相互配合，獲取用戶當(dāng)前的位置信息，并根據(jù)用戶需求，提供個(gè)性化的位置服務(wù)信息.
(4)位置服務(wù)是通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)獲取用戶的位置信息(經(jīng)緯度)，然后提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù).
(5)Wikipedia認(rèn)為，LBS是“一種通過移動(dòng)設(shè)備的地理位置和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)成的信息和娛樂服務(wù)”.
(6)GISWiki認(rèn)為，LBS主要用以提供“考慮到用戶各自當(dāng)前位置的網(wǎng)絡(luò)信息.這些網(wǎng)絡(luò)信息也涉及時(shí)間以及用戶個(gè)人興趣等方面”.
(7)ISO 強(qiáng)調(diào)LBS的服務(wù)反饋及服務(wù)屬性一定要“依賴于請(qǐng)求服務(wù)的客戶端或其他對(duì)象(人)的位置”(余濤等，2005).
位置服務(wù)是由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)結(jié)合在一起提供的一種增值業(yè)務(wù)，通過定位技術(shù)獲得移動(dòng)終端的位置信息(如經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù))，提供給移動(dòng)用戶本人或他人以及通信系統(tǒng)使用，實(shí)現(xiàn)各種與位置信息相關(guān)的服務(wù)業(yè)務(wù)，實(shí)質(zhì)上是一種概念較為寬泛的與空間位置有關(guān)的新型服務(wù)業(yè)務(wù)(唐科萍，2012).
它包括兩層含義:首先是確定移動(dòng)設(shè)備或用戶所在的地理位置;其次是提供與位置相關(guān)的各類信息服務(wù).如找到手機(jī)用戶的當(dāng)前地理位置，然后尋找手機(jī)用戶當(dāng)前位置附近的賓館?影院?加油站等的名稱和地址;用戶請(qǐng)求將通過無線網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)椒��?wù)器，服務(wù)器經(jīng)過計(jì)算處理，返回相應(yīng)的服務(wù)，如賓館預(yù)定?影院購票?加油站路線導(dǎo)航等.所以，LBS就是借助互聯(lián)網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)，在固定用戶或移動(dòng)用戶之間，完成定位和服務(wù)兩大功能.
上述的位置服務(wù)主要是移動(dòng)終端位置服務(wù).事實(shí)上還存在很多固定位置源，例如商家，他們都是固定的位置，但他們也可得到基于位置的服務(wù)，知道誰從身邊經(jīng)過了，這些人是不是能夠到自己這里來消費(fèi)，消費(fèi)了一些服務(wù)之后有什么感想等，所以位置服務(wù)又不僅僅只是移動(dòng)位置服務(wù)，也包括固定位置服務(wù).
2. 位置服務(wù)作用
1994年，美國學(xué)者Schilit首先提出了位置服務(wù)的三大目標(biāo):①你在哪里(空間信息);②你和誰在一起(社會(huì)信息);③附近有什么資源(信息查詢).這也成為了LBS最基礎(chǔ)的內(nèi)容.2004年，Reichenbacher將用戶使用LBS的服務(wù)歸納為五類:定位(個(gè)人位置定位)?導(dǎo)航(路徑導(dǎo)航)?查詢(查詢某個(gè)人或某個(gè)對(duì)象)?識(shí)別(識(shí)別某個(gè)人或?qū)ο??事件檢查(當(dāng)出現(xiàn)特殊情況下向相關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)送帶求救或查詢的個(gè)人位置信息)(張園，2011).
使用基于位置的服務(wù)業(yè)務(wù)，移動(dòng)用戶可以方便地獲知自己目前所處的位置，并用終端查詢附近各種場所的信息，同時(shí)還可以對(duì)特定用戶或組織進(jìn)行定位.根據(jù)用戶位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測?跟蹤，結(jié)合電子地圖，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與調(diào)度，以滿足廣大市場需要.LBS基本作用主要包括如下內(nèi)容:(1)位置查詢:通過自主輸入條件，如地名?建筑物名稱等來查詢某個(gè)地方的位置.自主定位，即當(dāng)前位置查詢.用戶可通過終端定位，結(jié)合電子地圖清楚知道自己當(dāng)前所處位置.
(2)臨近查詢:按條件查詢移動(dòng)用戶位置或固定位置臨近的場所.例如以某一點(diǎn)為中心，查詢500m 范圍內(nèi)的銀行?學(xué)校?公共衛(wèi)生場所?商場?營業(yè)廳?郵局?醫(yī)院?附近友人居住地方等.
(3)信息獲取:基于位置的信息服務(wù)允許用戶訪問與當(dāng)前所處位置相關(guān)的信息服務(wù)，如交通信息?廣告信息?娛樂信息等.
(4)路線規(guī)劃:包括公交路線查詢?交通信息查詢?步行或駕車導(dǎo)航等.如按最短路徑查詢?按換乘次數(shù)最少等條件查詢路線.
(5)信息發(fā)布:移動(dòng)用戶可基于當(dāng)前位置將信息發(fā)布到網(wǎng)上.如路上堵車，用戶可就當(dāng)前位置發(fā)布“此處堵車”等消息，發(fā)布出去的消息自動(dòng)附帶具體的位置信息，供其他上線用戶參考.
(6)訂購預(yù)約:如餐飲預(yù)約，LBS服務(wù)器存儲(chǔ)了本地餐飲行業(yè)詳細(xì)的空間數(shù)據(jù)，當(dāng)用戶想查詢距離當(dāng)前位置最近的餐飲店時(shí)，只要輸入查詢條件:就餐定位?步行?駕車?餐飲風(fēng)格等.GIS應(yīng)用服務(wù)器就可迅速找到用戶飲食要求的最近餐飲店，并把地圖數(shù)據(jù)返回到用戶終端上，用戶可進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約.
(7)跟蹤導(dǎo)航:主要是對(duì)移動(dòng)終端位置進(jìn)行追蹤.可定期查詢目標(biāo)移動(dòng)終端的位置信息，也可以在用戶要求下查詢目標(biāo)移動(dòng)終端的位置信息.無論目標(biāo)移動(dòng)終端處于空閑狀態(tài)或者正在進(jìn)行呼叫，都可以查詢位置信息.
(8)電子圍欄:為移動(dòng)目標(biāo)設(shè)置一個(gè)受保護(hù)的范圍，通過設(shè)置的形狀范圍，來判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入或離開圍欄保護(hù)范圍，從而對(duì)出入電子圍欄進(jìn)行報(bào)警提示.
(9)服務(wù)推送:用戶可根據(jù)自己需要開啟或關(guān)閉推送服務(wù).推送服務(wù)是主動(dòng)信息服務(wù)，在這種服務(wù)方式下，服務(wù)器定點(diǎn)或定時(shí)向移動(dòng)終端用戶發(fā)送用戶感興趣的信息.
3. 位置服務(wù)的發(fā)展過程
1)位置服務(wù)起源
20世紀(jì)70年代，美國頒布了911服務(wù)規(guī)范，基本的911(Basic911)業(yè)務(wù)是要求美國通信委員會(huì)(FCC)定義的移動(dòng)和固定運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)一種關(guān)系國家和生命安全的緊急處理業(yè)務(wù).與我國的110?120等緊急號(hào)碼類似，要求電信運(yùn)營商在緊急情況下，可以跟蹤到呼叫911號(hào)碼的電話所在地.當(dāng)時(shí)，第一代手機(jī)剛剛投入運(yùn)營，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不夠穩(wěn)定，因此911定位服務(wù)一般只能提供固定電話的位置.1993年11月，美國一個(gè)叫詹妮弗??庫恩的女孩遭綁架之后被殺害，在這個(gè)過程里，庫恩用手機(jī)撥打了911，但是911呼叫中心無法通過手機(jī)信號(hào)確定她的位置.這個(gè)事件促使美國通信委員會(huì)于1996年推出了一個(gè)行政性命令E911，要求強(qiáng)制性構(gòu)建一個(gè)公眾安全網(wǎng)絡(luò)，即無論何時(shí)何地，都能通過無線信號(hào)追蹤到用戶的位置.E911公共安全網(wǎng)絡(luò)分為有線定位網(wǎng)和無線定位網(wǎng).有線定位網(wǎng)通過ISUP協(xié)議的有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn).無線定位E911有兩個(gè)版本:第一個(gè)版本要求運(yùn)營商通過本地PSAP(publicsafetyansweringpoint)進(jìn)行呼叫權(quán)限鑒權(quán)，并且獲取主叫用戶的號(hào)碼和主叫用戶的基站位置;第二個(gè)版本要求運(yùn)營商提供主叫用戶所在位置精確到50~300m 范圍的位置信息.無線E911第二版對(duì)于位置定義提出如下幾種方法:
(1)AOA(angleofarrival):指通過兩個(gè)基站的交集來獲取移動(dòng)臺(tái)(mobilestation)的位置.
(2)TDOA(timedifferenceofarrival):工作原理類似于GPS.通過一個(gè)移動(dòng)臺(tái)和多個(gè)基站交互的時(shí)間差來定位.
(3)LocationSignature:位置標(biāo)記，即對(duì)每個(gè)位置區(qū)域網(wǎng)格進(jìn)行標(biāo)識(shí)來獲取位置.
(4)GPS:衛(wèi)星定位.
此時(shí)，第二代移動(dòng)通信網(wǎng)已經(jīng)投入運(yùn)營超過10年，網(wǎng)絡(luò)相對(duì)成熟，無線定位的精度和可靠性都得到了加大提高.
2001年的911事件讓美國公眾進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到位置服務(wù)的重要性，因此，在實(shí)現(xiàn)E911目標(biāo)的同時(shí)，基于位置服務(wù)的業(yè)務(wù)也逐漸開展起來.從某種意義上來說，是E911促使移動(dòng)運(yùn)營商投入大量的資金和力量來研究位置服務(wù)，從而催生了LBS市場(陳國鋼，2012).位置服務(wù)發(fā)展的另一個(gè)基礎(chǔ)是WLAN 的發(fā)展.1990年，美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)成立了IEEE802.11WLAN 標(biāo)準(zhǔn)工作組.1997年6月，由局域網(wǎng)以及計(jì)算機(jī)專家審定通過了IEEE802.11(別名:WiFi)標(biāo)準(zhǔn).該標(biāo)準(zhǔn)的制定主要是用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中的用戶與用戶終端的無線接入的傳輸數(shù)據(jù)問題，但如今對(duì)于位置服務(wù)來說，WiFi定位已經(jīng)成為一個(gè)精度較高?在定位家族中越來越重要的成員.時(shí)至今日，室內(nèi)定位的發(fā)展仍然嚴(yán)重依賴于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和WiFi網(wǎng)絡(luò).
2)國內(nèi)發(fā)展
2002年11月，中國移動(dòng)首次開通位置服務(wù)，如“移動(dòng)夢網(wǎng)”品牌下開發(fā)了“我在哪里”“你在哪里”“找朋友”等業(yè)務(wù);2003年，中國聯(lián)通在其CDMA 網(wǎng)絡(luò)上推出“定位之星”業(yè)務(wù)，用戶可以在較快的速度和較高的精度體驗(yàn)地圖和導(dǎo)航類的復(fù)雜服務(wù);隨后，中國電信和中網(wǎng)通也看到了位置服務(wù)的誘人前景，在“小靈通”(PHS)平臺(tái)上啟動(dòng)位置服務(wù)業(yè)務(wù).但是由于當(dāng)時(shí)移動(dòng)通信的帶寬很窄?GPS的普及率較低，最重要的是市場需求并不旺盛，所以幾大運(yùn)營商雖然熱情很高，但是整個(gè)市場并沒有像預(yù)期的那樣順利啟動(dòng)，在一個(gè)很長的時(shí)間內(nèi)，都沒有取得理想的市場效益.
位置服務(wù)雖然在消費(fèi)市場沒有得到承認(rèn)，但是隨著大家對(duì)交通安全認(rèn)識(shí)的提高，位置服務(wù)卻在一些專業(yè)領(lǐng)域逐漸得到了認(rèn)可.從2004年開始，交通安全管理與應(yīng)急聯(lián)動(dòng)領(lǐng)域逐漸引入了GPS與移動(dòng)通信結(jié)合的LBS服務(wù)，各類公共運(yùn)營車輛包括公交車?出租車?貨運(yùn)車?長途客運(yùn)汽車?危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛?內(nèi)陸航運(yùn)等交通運(yùn)輸工具上相繼推出運(yùn)輸監(jiān)控管理系統(tǒng).據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2007年年底，國內(nèi)已經(jīng)有十幾個(gè)省市實(shí)現(xiàn)了對(duì)出租車?長途客運(yùn)汽車?危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的全程跟蹤管理，這其中包括車輛位置跟蹤?車速管理?車輛調(diào)度等，有的甚至還在車輛內(nèi)部安裝攝像頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的全程視頻跟蹤.而隨著私家車GPS市場的爆發(fā)性增長，在LBS基礎(chǔ)上提供車輛監(jiān)控服務(wù)的廠商也不斷涌現(xiàn).
經(jīng)過五六年的發(fā)展，國內(nèi)專業(yè)領(lǐng)域的位置服務(wù)得到一定發(fā)展，也涌現(xiàn)出諸如賽格?中國衛(wèi)通等較大的位置服務(wù)提供商，但是大多數(shù)提供位置服務(wù)的企業(yè)還都是小作坊式生產(chǎn)，多的能管理幾千輛車，少的只有幾百輛，而提供類似服務(wù)的企業(yè)卻有幾千家.正是由于這種混亂的局面，導(dǎo)致了這個(gè)市場存在惡性競爭?服務(wù)質(zhì)量差?投訴多等問題，因此亟需能有一個(gè)或幾個(gè)上規(guī)模的企業(yè)對(duì)整個(gè)行業(yè)進(jìn)行重新整合，以便規(guī)范我國的位置服務(wù)市場，從而讓廣大用戶能夠真正體會(huì)到位置服務(wù)帶給我們的種種便利.
3)國外發(fā)展
美國SprintPCS和Verizon公司分別在2001年10月和2001年12月推出了基于GPSONE技術(shù)的定位業(yè)務(wù)，并且通過該技術(shù)來滿足FCC 對(duì)E911 第二階段的要求.2001年12月，日本的KDDI推出第一個(gè)商業(yè)化位置服務(wù).在KDDI服務(wù)推出之前，日本知名的保安公司SECOM 在2001年4月成功推出了第一個(gè)具備GPSONE技術(shù)?能實(shí)現(xiàn)追蹤功能的設(shè)備.該設(shè)備也運(yùn)行在KDDI的網(wǎng)絡(luò)中.這一高精度安全和保衛(wèi)服務(wù)能在任何情況下準(zhǔn)確定位呼叫個(gè)人?物體或車輛的位置;在韓國，KTF于2002年2月利用GPSONE技術(shù)成為韓國首家在全國范圍內(nèi)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向用戶提供商用移動(dòng)定位業(yè)務(wù)的公司.加拿大的Bell移動(dòng)公司可謂LBS業(yè)務(wù)的市場領(lǐng)袖，率先推出了基于位置的娛樂?信息?求助等服務(wù);2003年12月，Bell移動(dòng)的MyFinder業(yè)務(wù)已占盡市場先機(jī).Bell移動(dòng)還不斷推陳出新，2004年9月，Bell移動(dòng)發(fā)布全球首款基于GPS的移動(dòng)游戲Swordfish，利用移動(dòng)定位技術(shù)，把地球微縮成了一個(gè)可測量的魚塘.
相比之下，美國移動(dòng)運(yùn)營商對(duì)位置服務(wù)商用業(yè)務(wù)的關(guān)注就有些遜色，他們?yōu)榱藵M足E911的要求而焦頭爛額，因此起初在位置服務(wù)的商業(yè)化上并沒有投入太多精力.但是隨著市場的逐漸擴(kuò)展，在E911方面處于領(lǐng)先地位的SprintPCS推出位置服務(wù)商用服務(wù)，這項(xiàng)針對(duì)企業(yè)用戶的服務(wù)選用了微軟的地圖定位服務(wù)器.Nextel則努力將位置服務(wù)業(yè)務(wù)融入其數(shù)據(jù)服務(wù)中，并將AGGPS技術(shù)應(yīng)用于其網(wǎng)絡(luò)，但大部分用戶需要使用支持該技術(shù)的專用終端來享受位置服務(wù)提供的便利.據(jù)調(diào)查，大約2/3的美國用戶愿意每月支付費(fèi)用來獲得引導(dǎo)駕駛