移动位置服务(LBS)技术发展
移动位置服务（LBS）技术发展
作者：郑飞雁　杨陈
来源：《消费电子》2012年第19期
        摘要：本文介绍了3G中广泛使用移动位置服务（LBS）技术：CELL-ID、A-GPS和GPS-ONE，分析了三种技术的基本原理及网络通信过程，指明了影响移动定位精度的主要原因及LBS未来发展趋势。
        关键词：LBS；CELL-ID；A-GPS；GPSONE
        中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0025-02
        一、概述
        位置业务（LBS，Location Based Service）是指移动网络通过特定的定位技术来获取移动终端的位置信息（经度纬度），在电子地图平台的支持下，为终端用户提供附加服务的一种增值业务，可广泛应用于紧急救援、导航追踪、运输调度、移动黄页等诸多方面。我国拥有世界上最多的移动通信用户，这就形成了巨大的潜在定位应用消费市场，我国的LBS主要采用Cell-ID、A-GPS（辅助GPS）和GPSONE三种方法。在2G或2.5G的网络里，由于受到网络传输速度的限制，高精度定位技术的应用受到局限，伴随着移动通信网络从2.5G向3G的快速演进，无线网络可以提供更高速的无线下载功能，这就为移动定位业务提供了更加广阔的发展空间。
        二、CELL-ID
        该技术是一种最简单的定位技术，无需对手机和网络进行修改，就可以向当前的移动用户提供自动定位业务，该技术是根据移动设备所处的蜂窝小区ID号来确定用户的位置，因此它的定位精度取决于蜂窝小区的半径。与其它技术相比，其精度是最低的，当需要精度较高的紧急定位服务时，CELL-ID就无法满足要求了。但是由于该技术投资较低，因此可以让移动运营商迅速进入定位市场。同时，其定位响应时间短，一般在3秒以内，相比卫星定位（GPS）有很大优势。在今后的3G网络中该技术将会与其它高精度的定位技术并存，来满足用户不同需求的定位业务。
        目前该技术已经在许多国家的移动网络中为一些精度要求不高的定位业务提供服务。例如天气预报、餐馆查询、影院信息等。并且在美国，它已经开始为第1阶段的"E911"紧急服务提供支持。
        三、A-GPS
        A-GPS技术是一种结合了网络信息和GPS信息对移动设备进行定位的技术，可以在
GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000网络中使用。该技术需要在手机内增加GPS接收机模块，并改造手机天线，同时要在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。如果要提高该方案在室内等GPS信号屏蔽地区的定位有效性，该方案还提出需要增添类似于EOTD（增强型观测时间差）方案中的位测量单元（LMU）。AGPS的具体工作原理如下所示：
        1.AGPS手机首先将本身的地址通过网络传输到位置服务器；
        2.位置服务器根据该手机的大概位置传输与该位置相关的GPS辅助信息（包含GPS的星历和方位俯仰角等）到手机；
        3.该手机的AGPS模块根据辅助信息（以提升GPS信号的第一锁定时间TTFF能力）接收GPS原始信号；
        4.手机在接收到GPS原始信号后解调信号，计算手机到卫星的伪距（伪距为受各种GPS误差影响的距离），并将有关信息通过网络传输到位置服务器；
        5.位置服务器根据传来的GPS伪距信息和来自其他定位设备（如差分GPS基准站等）的
辅助信息完成对GPS信息的处理，并估算该手机的位置；
        6.位置服务器将该手机的位置通过网络传输到定位网关或应用平台。
        A-GPS解决方案的优势主要在其定位精度上。在室外等空旷地区，其精度在正常的GPS工作环境下，可达10米左右，堪称目前定位精度最高的一种定位技术。该技术的另一优点为：利用网络传来的辅助信息可以增强TTFF（Time To First Fix），首次捕获GPS信号的时间一般仅需几秒，不像GPS的首次捕获时间可能要2-3分钟，A-GPS定位响应时间通常为3-10s之间。
        此外，为了解决终端在室内以及在城市中被建筑物遮挡而难以接收GPS信号的缺陷，一般A-GPS技术解决方案还考虑了CELL-ID定位技术作为备用方案，这样就大大提升了A-GPS的定位能力。
        虽然北斗手机号定位A-GPS技术的定位精度很高、首次捕获GPS信号时间短，但是该技术也存在着一些缺点。首先，室内定位的问题目前仍然无法圆满解决。另外，AGPS的定位实现必须通过多次网络传输（最多可达六次单向传输），这对运营商来说是被认为大量的占用了空中资源。
A-GPS最主要的问题是用户对于使用移动定位业务必须更换手机难以接受。而且A-GPS手机比一般手机在耗电上有一定的额外负担，间接减短了手机的待机时间。除此之外，就是使用有效性问题。由于GPS系统受政府（美国的GPS、前苏联的GLONASS、欧洲的伽利略、中国的北斗等卫星系统）拥有和控制，在非常时期（如海湾战争、反恐战争等），民用GPS服务可能会受到影响，A-GPS的定位业务更难以正常运作了。目前，A-GPS的方案提供商主要是美国高通公司和其子公司Snaptrack公司，现在还只能用于CDMA和iDEN网络的市场，在不久的将来该定位技术还会用于GSM网络。
        四、GPSONE
        在美国Sprint PCS和Verizon分别在2001年10月和2001年12月推出了基于GPSONE技术的定位业务，并且通过该技术来满足FCC对E911第二阶段的要求。GPSONE是一种基于CDMA系统的A-GPS与前向链路AFLT三角定位法的结合技术，无线运营商在其网络中布置多个高灵敏度GPS接收机，负责全天候监测覆盖区域上空所有GPS卫星的星历数据、多普乐频移等定位所需信息，动态刷新存储于定位平台中的GPS卫星数据库（卫星数据与地理位置对应关系）。移动设备只有在需要定位时才通过无线网络向定位平台通报大概位置（属于哪
个），通过定位平台接收的辅助GPS卫星信号实现辅助定位，从而大大缩短卫星捕获时间，大幅度降低耗电，满足室内室外的全覆盖定位。在日本，KDDI于2002年12月率先推出了全国范围的基于GPSONE技术的定位业务（商业名称为“轻松导航”）。在韩国，KTF于2002年2月利用GPSONE技术成为韩国首家在全国范围内通过移动通信网络向用户提供商用移动定位业务的公司。2009年3月，中国电信和印度TaTa电信也相继推出自己的GPSONE手机定位服务。目前GPSONE的定位精度达到了5-50米[1]，完全可以使用户知道他们的确切位置，并可以同时上传和下传定位地点的数据，无须另外的通信通道，利用无线运营商的网络和位置服务商的GIS，实现企业级应用。
        五、影响移动定位精度的主要原因
        （一）多径传播
        多径传播是由于收发信机周围存在各种物体，使无线电波的传播经过反射、衍射、折射等多个路径到达接收机，表现为接收信号的强度由直射波和反射波叠加合成。多径效应会引起信号衰落。对于时延小于一个码片时间的多径分量，接收机不能将其分离，从而使相关波形的峰值点出现位移，造成TOA估计的误差。多径传播也是AOA定位中误差的首要来源，是
定位系统绝对误差的基本原因之一。
        （二）非视距（NLOS）传播
        非视距（NLOS：Non-Line-Of-Sight）传播是由于建筑等障碍物的阻挡，信号不能在移动设备和之间直线传播，而是经过反射或衍射传播。NLOS传播的根本原因是多径，但对定位结果的影响与多径有很大不同，信号实际的传播距离和传播时间比视距传播大，从而带来正的距离测量误差，同时，由于接收机检测不到直达信号，AOA测量值也有很大偏差。
        （三）多址干扰
        GSM和CDMA系统中都存在多址干扰，但CDMA系统中的多址干扰大得多，这是由于CDMA系统采用码分多址，各用户使用相同的频率造成的。多址干扰会严重影响到达时间的粗捕获，也会造成可测性问题。对移动设备进行功率控制虽然能减小多址干扰，但功率控制只对服务起作用，移动设备和非服务之间的信号还是很弱，因此往往造成能参与定位的数不够，无法进行定位。
        六、结束语
        就移动网络定位技术的发展前景而言，混合定位技术应该是最有前途的，能通过相互补充弥补彼此的不足，是快速、精确定位的最佳方法。同时，通过改进算法，提高抗NLOS、抗多径、多址干扰能力，减少或消除上述因素对定位精度的影响，推进LBS更广泛应用。
        参考文献：
        [1]http：//baike.baidu/view/152863.htm
        [作者简介]郑飞雁（1974-），女，河北阜城人，硕士，高级工程师，研究方向为数据库与数据挖掘；杨陈（1974-），男，四川隆昌人，硕士，研究方向为图像压缩算法。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。