《轉型時代叢書:定位技術》對目前使用到的各種定位技術和定位系統進行了全面描述,詳細闡述了定位業務的概念、原理、流程和應用方法。主要內容包括:衛星定位技術,基于移動通信網絡的定位技術和扇區定位的業務流程,通信網絡輔助的GPS定位技術、SUPL規范和gpsOne定位業務流程,IP定位技術和GEOPRIV規范,WiFi定位技術、混合定位技術、傳感器定位技術和RFID定位技術等室內定位技術。
《轉型時代叢書:定位技術》還分析和探討了網絡定位能力和終端定位能力的區別和能力開放的問題,并對定位技術產業鏈包括終端、芯片、操作系統、瀏覽器和地圖等進行了全面介紹。
《轉型時代叢書:定位技術》是定位業務價值鏈中各環節從業人員的業務和技術基礎資料,能對廣大讀者了解各種定位技術及進行位置服務應用開發提供有效幫助。
序
人類對于定位技術和位置服務的渴求由來已久。一些代代流傳、膾炙人口的詩句如蘇軾“不識廬山真面目,只因身在此山中”,陸游“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”,王安石“夫夷以近,則游者眾;險以遠,則至者少”,除了托物言志、形象地傳遞詩人的人生感悟之外,也無意中表現出了古人在出行時對位置相關信息的期待與向往,以及這些信息在那個時代的匱乏。由此可見,那時古人出游,就是想找到一個景點,都是要“眾里尋他千百度”的。
隨著時代的發展,定位技術也在不斷進步。最原始的定位裝置主要依靠的是對自然界信息的測量,例如地磁場、日相和月相。而后來,人類在生產實踐中,逐步掌握了運用慣性裝置(如陀螺儀)進行定位的技術、利用機械波(如聲波、超聲波)進行定位的技術及利用電磁波(無線電)進行定位的技術等。這些技術使航海、航空和航天行業受益匪淺,而這些行業的發展,又大大促進了世界不同國家和地區的交流,為人類社會的發展做出了重要貢獻。然而,此階段的定位系統還有很強的專用性和局限性,其主要用于飛機、船只、航天器和軍用設備,并沒有實現社會化普及。
GPS的問世是定位行業里程碑式的事件,特別是在2000年,“選擇性可用”(即加擾)功能的關閉使得民用定位產業飛速發展,一些民用的GPS終端如車載導航儀、個人戶外導航儀逐步得到了廣泛應用,GPS基本上成為了個人定位的代名詞。但此時的GPS定位終端與移動通信是毫無關系的,這些終端所作的工作就是根據衛星信號實現定位的,也即完成“自己知道自己在哪里”這一任務。美國聯邦通信委員會E911計劃第一階段內容在2005年的強制執行促使了GPS定位系統與移動通信終端的結合。
E911計劃是增強美國緊急電話911系統的計劃,目的是使911系統能夠在接到報警電話的同時獲取到報警人的位置,也即讓手機做到不光“自己知道自己在哪里”,也讓“別人知道自己在哪里”。為了E911的實現,技術廠商提出了將位置信息與電信網結合的方案與協議,特別是使用電信網來增強GPS定位性能的方案和協議,芯片廠商開始在通信芯片上增加GPS功能,手機操作系統也將GPS相關功能加了進來,而電信運營商也就由此進入了位置服務的產業鏈。在美國之外的運營商,為了增強客戶體驗、豐富增值服務,也紛紛開通了定位服務及基于位置的服務。
中國電信現有的CDMA通信網絡上,部署有基于高通?gpsOne?技術的“精定位平臺”,能夠提供全國有CDMA網絡覆蓋區域內的室外15m精度、室內500m精度的輔助GPS(A-GPS)。
定位服務對于一般公眾用戶來說,如果需要使用該項服務,可以購買電信定制的移動終端,打開AGPS功能,即可使用;對于政府企業用戶,中國電信也有相應的產品可供選擇。在過去的幾年中,中國電信的AGPS已經在物流、農業、林業、漁業、消防、城管等行業中,獲得了廣泛的應用。中國電信對定位產品也投入了大量的人力物力,盡全力為用戶提供快速、準確、可靠的AGPS服務。中國電信的精定位和粗定位業務發展迅猛,從建設以來經歷了數次擴容?梢哉f,這套系統正在為中國的發展做出自己應有的貢獻。
筆者從2008年以來一直鉆研定位技術和業務,在過去的了幾年中,我們通過大量的現場測試與數據分析,通過不斷地積累定位技術,突破現有瓶頸,提出了優化手段,提升了用戶體驗;我們也投入人力研究世界最前沿的WiFi、IP等定位技術,不斷研發更為先進的混合定位能力平臺;除此之外,我們還研究自主研發的北斗定位系統,促進北斗產業鏈的形成和北斗民用的產業化進程。
回顧這幾年的工作,我感到充實而欣慰,我們團隊的同志,也都有著各自方向上的不少積累。感謝這套《轉型時代叢書》,讓我們有機會把這些積累整理、記錄下來,也希望我們的些許經驗能夠為讀者提供一點點幫助。
展望未來位置服務的發展,我們認為,位置服務與移動互聯網產業的結合將更加深入和緊密。現有的移動終端是集成通信功能、定位功能和互聯網功能的終端,通信功能與定位功能的結合已經完成,通信功能與互聯網功能的結合也已經由3G網自然帶來,而位置服務與移動互聯網產業的結合才剛剛開始。很多互聯網廠家,在其發布的客戶端上,都加入了LBS的成分,而一些本身就依賴這種結合的企業如在線移動導航企業,目前也非常活躍。
我們還認為,位置服務對人類社會的意義已經不再限于“又一項新的服務”。位置服務正在改變著人類社會信息的組織形式。這種新的組織形式以位置為基礎,更加直觀、更加自然、更加符合人類的認知規律。很多以其他信息組織形式為基礎的產品如SNS產品,現在也都紛紛加入LBS功能,這也從一個側面證明了這種信息組織形式的生命力。
我們相信,在不久的將來,位置服務將無處不在,我們及我們的后人,不論身處何地,不論需要什么信息,不論需要的信息多么詳細,在位置服務的幫助下,都不用“踏破鐵蹄無覓處”,而能輕而易舉“得來全不費功夫”。
由于成稿倉促,以及筆者知識水平和認識的局限,書中難免有疏漏之處,請各位專家和讀者不吝賜教。
第1章 定位技術引論
第2章 衛星定位技術
2.1 全球定位系統(GPS)簡介
2.2 GPS系統原理
2.3 GPS定位的主要指標
2.3.1 靈敏度
2.3.2 時延
2.3.3 誤差
2.4 輔助GPS定位技術
第3章 基于移動通信網絡的定位技術
3.1 扇區定位技術
3.1.1 位置相關的智能網業務
3.1.2 扇區定位業務流程
3.2 基于信令監測的定位技術
3.2.1 典型的業務場景
3.2.2 信令監測技術方案
3.3 網絡發起的定位能力開發
第4章 通信網輔助的GPS定位技術
4.1 SUPL規范
4.1.1 體系架構
4.1.2 SUPL參考點
4.1.3 SUPL業務流程
4.1.4 SUPL的功能需求和版本差異
4.2 基于CDMA網絡的gpsOne定位技術
4.2.1 gpsOne定位的基本原理
4.2.2 gpsOne的網絡架構
4.2.3 gpsOne的MO定位業務
4.2.4 gspOne的NI單次定位流程
4.2.5 定時器和事件
4.3 終端發起的定位能力開放
4.3.1 Android定位接口和流程
4.3.2 BREW定位流程
第5章 IP定位技術
5.1 IP定位原理
5.1.1 如何使用IP定位
5.1.2 IP地址查詢服務
5.1.3 IP定位的現實基礎與發展
5.2 使用GEOPRIV模型分享位置信息
5.2.1 關于IETF
5.2.2 GEOPRIV架構
5.2.3 位置對象
5.2.4 許可策略
第6章 WiFi定位技術和定位技術的發展
6.1 WiFi定位原理
6.1.1 簡易算法
6.1.2 基于模型的算法
6.1.3 指紋算法
6.1.4 室內定位和室內坐標
6.2 混合定位
6.2.1 系統架構
6.2.2 混合定位能力開放
6.2.3 移動WiFi接入點問題
6.3 其他新定位技術
6.3.1 傳感器定位
6.3.2 RFID定位
第7章 不同定位技術的比較
第8章 定位技術產業鏈
8.1 定位應用架構
8.2 終端對定位的支持
8.2.1 芯片對定位的支持
8.2.2 操作系統對定位的支持
8.3 在瀏覽器中調用定位能力
8.3.1 瀏覽器架構
8.3.2 基于瀏覽器的LBS Web應用
8.3.3 LBS Web應用中的定位能力調用
8.4 地圖的調用和展現
附錄 縮略語
參考文獻