移动定位浅析

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一、移动定位概述

移动定位是指通过特定的定位技术来获取移动手机或终端用户的位置信息（经纬度坐标），在电子地图上标出被定位对象的位置的技术或服务。

1、移动定位的类别

定位技术有两种，一种是基于GPS的定位，一种是基于移动运营网的基站的定位。基于GPS的定位方式是利用手机上的GPS定位模块将自己的位置信号发送到定位后台来实现手机定位的。定位精度较高。基站定位则是利用基站对手机测算距离来确定手机位置的。后者不需要手机具有GPS定位能力，但是其精度很大程度上依赖于基站的分布及覆盖范围的大小，误差会超过一公里。此外，还有利用WiFi在小范围内定位的方式。

2、手机定位技术的现状与前景

手机定位技术正成为手机的标配。据国外媒体报道，美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission）要求美国运营商网络中95%的手机必须能由卫星或通信基站网络跟踪，其目的是让人在紧急情况下更容易得到帮助。

比如，配备GPS功能的手机可以向卫星传送信号，使警察和救援人员能够确定需救助者的位置。类似的技术曾解救过迷路的司机、帮助当局找到被绑架者、让父母找到孩子。

同时，手机定位技术的前景是惊人的。你可能只需要打开手上的智能手机，打开移动定位服务软件，就能获悉周边所有好吃好喝的推介，免费获得打折优惠券，甚至还能看见网友对某个小店的评价。坐在地铁或者公交车内打开相关软件，你可以看见有哪些同样登录手机定位软件的同龄人在车厢内。在家无聊的时候打开手机的移动定位软件，也可以看看你家附近有没有同样在登录手机定位的网友，并加其为好友。

在欧美，移动定位服务的使用正处于日新月异的状态。以美国为例，手机定位服务网站4SQ已经成为全球最大的移动定位服务网站。在国内，移动定位服务也开始成为大型网站的标配。尽管由于智能手机应用还不够广泛等缘故，LBS业务跟庞大的手机用户数量比并不高，但其发展前景诱人。

二、移动定位的应用

无线定位技术为移动通信开辟了更大的发展空间，提供了更多的商机。无线网络运营商提供的位置服务可以包括从安全服务到付账、信息追踪、导航、数据/视频集成产品等方方面面。蜂窝定位依靠移动通信系统的体系结构和传输的信息实体实现移动台的位置估计，有着十分广阔的应用前景，具体可概括为5个方面。

1、紧急救援和求助

移动的不确定性给人们的安全带来了一定的威胁。随着活动范围的扩大，这种威胁也越来越大。因此，危险情况下的紧急求援就显得尤为重要。只要用户的手机支持移动定位业务，用户就可以拨打救援中心的电话，如中国的110、美国的911、日本的411电话。移动通信网络在将该紧急呼叫发送到救援中心的同时，会自动支持移动定位业务的网元，将该位置信息和用户的语音信息一并传送给救援中心。救援中心接到呼叫后，根据得到的位置信息，就能快速、高效地开展救援活动，大大提高成功率。

2、汽车导航、车辆追踪、舰队追踪

在人口密集的大城市里，交通阻塞的问题亟待解决，对车辆导航、智能交通的要求越来越迫切。为此，发展出了智能交通系统ITS。自动车辆定位系统AVLS是智能交通系统的核心，将实现动态交通流分配、定位导航、事故应急、安全防范、车辆追踪和车辆调度等功能。利用蜂窝定位系统实现的自动车辆定位系统将定位、通信、计算机信息处理与控制等集成在一起构成一个有机整体，有利于多种信息的融合，并且在城市覆盖和灵活方便的漫游管理等方面具有优势。

3、基于位置和事件的计费系统

基于用户位置的灵活计费系统将是未来移动电话运营商拓展业务、吸引客户的重要手段。现在常用的收费标准有两种：一是按移动电话使用的频率收费；二是按移动电话使用的通信时段收费。随着移动电话定位业务的实现，又可以增加一种新型的收费方式，即按移动电话的使用位置收费。用户在家里或办公室使用移动电话，因为移动性低，收取的费用就低；在所属城市或某一固定区域内移动通话，收费将接近于现行标准；而进行大范围漫游时，将要支付较高的费用。

4、移动性管理及系统优化设计

对于通信网本身来说，移动台位置信息也是非常重要的。通信网的移动性管理一直是网络的难点问题，主要原因是移动台位置的不确定性。如果网络知道移动台的精确位置，进行移动性管理就变得相对简单了，同时也有助于对移动台进行有效的信道分配，实现网络资源动态、智能分配，使无线资源的利用率更高。

5、移动黄页查询、防止手机盗打

移动互联网技术与移动定位业务相结合，可以轻而易举地实现移动黄页查询。移动互联网首先定位出用户所处的位置，然后再根据互联网提供的信息选出用户所在地的相关信息，供用户查询。移动电话定位业务的开展，对制止移动电话的盗打非常有利。电信运营部门在发现盗打号码后，可以不必禁止移动电话的使用，而利用无线网络自动记录盗打的准确时间和地点，从而为司法部门的执法提供最有力的证据。

三、常用的定位技术

1、GPS定位

GPS定位系统即全球定位系统，是美国研制的卫星导航定位系统，现采用wgs84坐标系统。因地球在天球空间中的位置是不稳定的，故协议用wgs84某一刻的北极点指向位置。该系统是美国国防部历时二十年，耗资200多亿美元建立起来的可以全天候、高精度的定位系统，目前共有24颗卫星，其中21颗工作卫星，3颗在轨备用卫星，GPS系统可以在全球范围内提供高精度的经纬度数据。

2、A-GPS定位

A-GPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，可以在GSM/GPRS、WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA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方案中的位测量单元（LMU）。

A-GPS的基本思想是通过在卫星信号接收效果较好的位置上设置若干参考GPS接收机，并利用A-GPS服务器通过与终端的交互获得终端的粗精度位置，然后通过移动网络将该终端需要的卫星星历和时钟等辅助数据发送给终端，由终端进行GPS定位测量。测量结束后，终端可自行计算位置结果或者将测量结果发回到A-GPS服务器，服务器进行计算并将结果发回给终端。同时后台SP可获取位置信息为其他服务应用。

A-GPS技术与独立GPS技术相比，明显有几大优势。

（1）缩短定位时间

利用移动网络提供GPS辅助信息时，不需要移动终端接收GPS卫星广播数据。由于卫星广播信道的传输速率非常低，信号强度非常弱，这个时间通常会非常长。

（2）降低终端耗电量

由于不需要对卫星进行全频段扫描和跟踪，所以定位时间缩短，终端的耗电量会大大降低。

（3）提升定位灵敏度

在靠近建筑物或者天气不好等相对恶劣的环境下，由于有网络辅助数据，终端可直接锁定卫星定位，而此时GPS卫星信号非常微弱，独立的GPS定位模式往往会因为终端不能接收完所有的卫星星历和时钟等参数而导致定位失败。

（4）A-GPS定位系统可获得用户的位置为后台应用服务

A-GPS定位服务器可将定位结果提供给后台的SP/SI，SP/SI可在此基础上开发多种多样的与用户位置相关的业务和应用。

（5）借助移动网络定位，可在GPS定位失败时提供Cell ID定位结果

若被定位终端在室内或地下等环境时，无法实现GPS定位，则A-GPS服务器会自动通过Cell ID方式获得被定位用户的粗精度位置，提供给后台的SP/SI，实现定位服务的无缝连接。

3、基站定位

基站定位一般应用于手机用户，手机基站定位服务又叫作移动位置服务（Location Based Service，LBS），它是通过电信移动运营商的网络（如GSM网）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，例如中国移动动感地带提供的动感位置查询服务。

基站定位

基站定位的大致原理为：移动电话测量不同基站的下行导频信号，得到不同基站下行导频的到达时刻（Time of Arrival，TOA）或到达时间差（Time Difference of Arrivalm，TDOA），根据该测量结果并结合基站的坐标，一般采用三角公式估计算法，就能够计算出移动电话的位置。实际的位置估计算法需要考虑多基站（3个或3个以上）定位的情况，因此算法要复杂很多。一般而言，移动台测量的基站数目越多，测量精度越高，定位性能改善越明显。

4、WiFi AP定位

WiFi定位就是利用WLAN（无线局域网）技术，在实现无线接入的同时，实现定位功能。它的最大优势是可以利用现有的WLAN网络，如果被定位的物体自带无线功能，那就可以直接进行定位了。如果被定位物体没有无线功能，可以为它配备一个无线标签。对于WiFi定位，首先要知道各个无线接入点（AP）位置，通过测算无线信号的强弱变化，利用一定的定位算法对被定位的物体的位置进行测算。除了距离影响无线信号的强度外，很多因素都会影响信号的强度，所以定位不可能是100%准确的，会有一定的误差。定位精度和定位算法又有很大关系，也是各个厂家实力的体现。

WiFi定位需要满足以下条件。

（1）WiFi热点，也就是AP或者无线路由器，每一个无线AP都有一个全球唯一的MAC地址，并且无线AP在一段时间内是不会移动的。

（2）移动设备（如手机）在开启WiFi后，即可扫描并收集周围的AP信号，无论是否加密，是否已连接，甚至信号强度不足以显示在无线信号列表中，都可以获取到AP广播出来的MAC地址。

（3）移动设备将这些能够标示AP的数据发送到互联网上的位置服务器，服务器检索出每一个AP的地理位置，和地图数据配合，并结合每个信号的强弱程度，计算出设备的地理位置并返回到用户设备。这样的位置服务商现在只有Skyhook和Google两家。

（4）位置服务商要不断更新、补充自己的数据库，以保证数据的准确性，毕竟无线AP不像基站塔那样，不会移动。

（5）WiFi热点会越来越多，在城市中更趋向于空间任何一点都能接收到至少一个AP的信号，收到的AP个数越多，定位的精度就越准确。

（6）客户端必须支持并启用WiFi，能连上互联网。

5、RFID、二维码定位

射频识别（Radio Frequency IDentification，RFID）技术，是一种无线通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间产生的机械或光学接触。

无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把附着在物品标签上的数据传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在进行识别时可从识别器发出的电磁场中得到能量，并不需要电池；有的标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。

许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车上，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度；仓库可以追踪药品的所在；射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别的意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入建筑锁住的部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。

二维码是一种全新的自动识别和信息载体技术，从质的方面提高了条码技术的应用水平并拓宽了应用领域。与RFID相比，二维码的突出特点是成本低、制作简单。作为一种图形数据文件，二维码可以嵌印在某种介质之上，并对介质没有严格要求。因此，手机屏幕同样可以成为二维码的载体，二维码在移动通信领域也有着广阔的应用空间。

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