第1章 位置服务基本概念

本章详细阐述位置服务的产生和发展过程，分析位置服务通用的基础体系结构并列举当前位置服务应用的热点方向.在此基础上提出实现位置服务的基本构成要素，并重点描述各种构成要素之间的关系，以及每个要素含义?组成和实现方法.

1.1 位置服务的产生与发展

1.1.1 位置服务概述

1. 位置服务定义

位置服务的英文全称是locationbasedservices，简称LBS;在国外也有人用mobilelocationservices(简称MLS)来命名，以突出用户的移动性特点.对于LBS的定义，许多运营商?内容提供商以及学术研究人员分别从不同角度进行了描述，例如:(1)位置服务根据用户的即时需求和位置应用;位置服务是指发现移动终端地理位置并基于位置信息提供服务的能力;位置服务定义于移动商业服务，即利用用户移动终端当前位置提供信息服务.

2)位置服务又称定位服务，是通过移动通信网络获取移动终端用户的位置信息(经纬度坐标)，在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务.

3)无线定位服务就是通过手机终端与无线网络(如GSM?CDMA)相互配合，获取用户当前的位置信息，并根据用户需求，提供个性化的位置服务信息.

4)位置服务是通过移动通信网络获取用户的位置信息(经纬度)，然后提供相应服务的一种增值业务.

5)Wikipedia认为，LBS是"一种通过移动设备的地理位置和移动网络而构成的信息和娱乐服务".

6)GISWiki认为，LBS主要用以提供"考虑到用户各自当前位置的网络信息.这些网络信息也涉及时间以及用户个人兴趣等方面".

7)ISO 强调LBS的服务反馈及服务属性一定要"依赖于请求服务的客户端或其他对象(人)的位置"(余涛等，2005).

位置服务是由移动通信网络和卫星定位系统结合在一起提供的一种增值业务，通过定位技术获得移动终端的位置信息(如经纬度坐标数据)，提供给移动用户本人或他人以及通信系统使用，实现各种与位置信息相关的服务业务，实质上是一种概念较为宽泛的与空间位置有关的新型服务业务(唐科萍，2012).

它包括两层含义:首先是确定移动设备或用户所在的地理位置;其次是提供与位置相关的各类信息服务.如找到手机用户的当前地理位置，然后寻找手机用户当前位置附近的宾馆?影院?加油站等的名称和地址;用户请求将通过无线网络或互联网传输到服务器，服务器经过计算处理，返回相应的服务，如宾馆预定?影院购票?加油站路线导航等.所以，LBS就是借助互联网或无线网络，在固定用户或移动用户之间，完成定位和服务两大功能.

上述的位置服务主要是移动终端位置服务.事实上还存在很多固定位置源，例如商家，他们都是固定的位置，但他们也可得到基于位置的服务，知道谁从身边经过了，这些人是不是能够到自己这里来消费，消费了一些服务之后有什么感想等，所以位置服务又不仅仅只是移动位置服务，也包括固定位置服务.

2. 位置服务作用

1994年，美国学者Schilit首先提出了位置服务的三大目标:①你在哪里(空间信息);②你和谁在一起(社会信息);③附近有什么资源(信息查询).这也成为了LBS最基础的内容.2004年，Reichenbacher将用户使用LBS的服务归纳为五类:定位(个人位置定位)?导航(路径导航)?查询(查询某个人或某个对象)?识别(识别某个人或对象)?事件检查(当出现特殊情况下向相关机构发送带求救或查询的个人位置信息)(张园，2011).

使用基于位置的服务业务，移动用户可以方便地获知自己目前所处的位置，并用终端查询附近各种场所的信息，同时还可以对特定用户或组织进行定位.根据用户位置进行实时监测?跟踪，结合电子地图，实现监控与调度，以满足广大市场需要.LBS基本作用主要包括如下内容:(1)位置查询:通过自主输入条件，如地名?建筑物名称等来查询某个地方的位置.自主定位，即当前位置查询.用户可通过终端定位，结合电子地图清楚知道自己当前所处位置.

2)临近查询:按条件查询移动用户位置或固定位置临近的场所.例如以某一点为中心，查询500m 范围内的银行?学校?公共卫生场所?商场?营业厅?邮局?医院?附近友人居住地方等.

3)信息获取:基于位置的信息服务允许用户访问与当前所处位置相关的信息服务，如交通信息?广告信息?娱乐信息等.

4)路线规划:包括公交路线查询?交通信息查询?步行或驾车导航等.如按最短路径查询?按换乘次数最少等条件查询路线.

5)信息:移动用户可基于当前位置将信息到网上.如路上堵车，用户可就当前位置"此处堵车"等消息，出去的消息自动附带具体的位置信息，供其他上线用户参考.

6)订购预约:如餐饮预约，LBS服务器存储了本地餐饮行业详细的空间数据，当用户想查询距离当前位置最近的餐饮店时，只要输入查询条件:就餐定位?步行?驾车?餐饮风格等.GIS应用服务器就可迅速找到用户饮食要求的最近餐饮店，并把地图数据返回到用户终端上，用户可进行网上预约.

7)跟踪导航:主要是对移动终端位置进行追踪.可定期查询目标移动终端的位置信息，也可以在用户要求下查询目标移动终端的位置信息.无论目标移动终端处于空闲状态或者正在进行呼叫，都可以查询位置信息.

8)电子围栏:为移动目标设置一个受保护的范围，通过设置的形状范围，来判断移动目标是否进入或离开围栏保护范围，从而对出入电子围栏进行报警提示.

9)服务推送:用户可根据自己需要开启或关闭推送服务.推送服务是主动信息服务，在这种服务方式下，服务器定点或定时向移动终端用户发送用户感兴趣的信息.

3. 位置服务的发展过程

1)位置服务起源

20世纪70年代，美国颁布了911服务规范，基本的911(Basic911)业务是要求美国通信委员会(FCC)定义的移动和固定运营商实现一种关系国家和生命安全的紧急处理业务.与我国的110?120等紧急号码类似，要求电信运营商在紧急情况下，可以跟踪到呼叫911号码的电话所在地.当时，及时代手机刚刚投入运营，移动网络不够稳定，因此911定位服务一般只能提供固定电话的位置.1993年11月，美国一个叫詹妮弗??库恩的女孩遭绑架之后被杀害，在这个过程里，库恩用手机拨打了911，但是911呼叫中心无法通过手机信号确定她的位置.这个事件促使美国通信委员会于1996年推出了一个行政性命令E911，要求强制性构建一个公众安全网络，即无论何时何地，都能通过无线信号追踪到用户的位置.E911公共安全网络分为有线定位网和无线定位网.有线定位网通过ISUP协议的有线网络实现.无线定位E911有两个版本:及时个版本要求运营商通过本地PSAP(publicsafetyansweringpoint)进行呼叫权限鉴权，并且获取主叫用户的号码和主叫用户的基站位置;第二个版本要求运营商提供主叫用户所在位置到50~300m 范围的位置信息.无线E911第二版对于位置定义提出如下几种方法:

1)AOA(angleofarrival):指通过两个基站的交集来获取移动台(mobilestation)的位置.

2)TDOA(timedifferenceofarrival):工作原理类似于GPS.通过一个移动台和多个基站交互的时间差来定位.

3)LocationSignature:位置标记，即对每个位置区域网格进行标识来获取位置.

4)GPS:卫星定位.

此时，第二代移动通信网已经投入运营超过10年，网络相对成熟，无线定位的精度和性都得到了加大提高.

2001年的911事件让美国公众进一步认识到位置服务的重要性，因此，在实现E911目标的同时，基于位置服务的业务也逐渐开展起来.从某种意义上来说，是E911促使移动运营商投入大量的资金和力量来研究位置服务，从而催生了LBS市场(陈国钢，2012).位置服务发展的另一个基础是WLAN 的发展.1990年，美国电气和电子工程师协会(IEEE)成立了IEEE802.11WLAN 标准工作组.1997年6月，由局域网以及计算机专家审定通过了IEEE802.11(别名:WiFi)标准.该标准的制定主要是用于解决办公室局域网和校园网中的用户与用户终端的无线接入的传输数据问题，但如今对于位置服务来说，WiFi定位已经成为一个精度较高?在定位家族中越来越重要的成员.时至今日，室内定位的发展仍然严重依赖于移动通信网络和WiFi网络.

2)国内发展

2002年11月，中国移动首次开通位置服务，如"移动梦网"品牌下开发了"我在哪里""你在哪里""找朋友"等业务;2003年，中国联通在其CDMA 网络上推出"定位之星"业务，用户可以在较快的速度和较高的精度体验地图和导航类的复杂服务;随后，中国电信和中网通也看到了位置服务的诱人前景，在"小灵通"(PHS)平台上启动位置服务业务.但是由于当时移动通信的带宽很窄?GPS的普及率较低，最重要的是市场需求并不旺盛，所以几大运营商虽然热情很高，但是整个市场并没有像预期的那样顺利启动，在一个很长的时间内，都没有取得理想的市场效益.

位置服务虽然在消费市场没有得到承认，但是随着大家对交通安全认识的提高，位置服务却在一些专业领域逐渐得到了认可.从2004年开始，交通安全管理与应急联动领域逐渐引入了GPS与移动通信结合的LBS服务，各类公共运营车辆包括公交车?出租车?货运车?长途客运汽车?危险品运输车辆?内陆航运等交通运输工具上相继推出运输监控管理系统.据不统计，到2007年年底，国内已经有十几个省市实现了对出租车?长途客运汽车?危险品运输车辆的全程跟踪管理，这其中包括车辆位置跟踪?车速管理?车辆调度等，有的甚至还在车辆内部安装摄像头，实现对车辆的全程视频跟踪.而随着私家车GPS市场的爆发性增长，在LBS基础上提供车辆监控服务的厂商也不断涌现.

经过五六年的发展，国内专业领域的位置服务得到一定发展，也涌现出诸如赛格?中国卫通等较大的位置服务提供商，但是大多数提供位置服务的企业还都是小作坊式生产，多的能管理几千辆车，少的只有几百辆，而提供类似服务的企业却有几千家.正是由于这种混乱的局面，导致了这个市场存在恶性竞争?服务质量差?投诉多等问题，因此亟需能有一个或几个上规模的企业对整个行业进行重新整合，以便规范我国的位置服务市场，从而让广大用户能够真正体会到位置服务带给我们的种种便利.

3)国外发展

美国SprintPCS和Verizon公司分别在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.2001年12月，日本的KDDI推出及时个商业化位置服务.在KDDI服务推出之前，日本知名的保安公司SECOM 在2001年4月成功推出了及时个具备GPSONE技术?能实现追踪功能的设备.该设备也运行在KDDI的网络中.这一高精度安全和保卫服务能在任何情况下定位呼叫个人?物体或车辆的位置;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.加拿大的Bell移动公司可谓LBS业务的市场领袖，率先推出了基于位置的娱乐?信息?求助等服务;2003年12月，Bell移动的MyFinder业务已占尽市场先机.Bell移动还不断推陈出新，2004年9月，Bell移动全球首款基于GPS的移动游戏Swordfish，利用移动定位技术，把地球微缩成了一个可测量的鱼塘.

相比之下，美国移动运营商对位置服务商用业务的关注就有些逊色，他们为了满足E911的要求而焦头烂额，因此起初在位置服务的商业化上并没有投入太多精力.但是随着市场的逐渐扩展，在E911方面处于经验丰富地位的SprintPCS推出位置服务商用服务，这项针对企业用户的服务选用了微软的地图定位服务器.Nextel则努力将位置服务业务融入其数据服务中，并将AGGPS技术应用于其网络，但大部分用户需要使用支持该技术的专用终端来享受位置服务提供的便利.据调查，大约2/3的美国用户愿意每月支付费用来获得引导驾驶