现代社会几乎是一个没有“隐私”的社会,只要有设备和条件,别人就很可能追踪到你的位置。电影里常有这样的情节,某人一边在打电话或手机,另一边警察在用先进的设备监听,几十秒钟就查出其位置。这已经不是什么高深的科技。  不管是你在大街上走还是在商场里逛,只要想知道,你的行踪就很难不被暴露。说起定位技术,相信很多朋友都会挥舞手中的智能手机说知道。不过定位技术包含很多种,大家所熟知的手机GPS或AGPS定位都是依靠卫星及手机基站,有部分没有GPS功能的低档手机也可以借助手机通讯基站的LBS地理位置信息服务来进行定位。但是如果是在地下室,或是大型室内购物广场,天空被遮挡住后,这些定位技术就英雄无用武之地。需要借助Wi-Fi或是ZigBee、RFID等技术来实现室内的精确定位。

  近日,Nokia、三星、Sony Mobile等22家手机厂商及芯片领域厂商还共同宣布成立了室内定位联盟。那么,到底哪些技术能够暴露我们的行踪?下面慢慢说。

  需要“辅助”的GPS

  从2005年左右以后,GPS已经不再是新鲜词。GPS利用GPS定位卫星,在全球范围内实时进行定位、导航的系统,称为全球卫星定位系统。

  GPS系统的前身是美军研制的子午仪卫星定位系统(Transit),它于1964年正式投入使用。用5到6颗卫星组成一个环球卫星网,Transit系统的卫星每天最多要绕过地球13次,而且它无法给出终端设备的高度信息,定位精度方面也不尽如人意。不过,Transit系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验,并验证了由卫星系统进行定位的可行性,为GPS系统的研制埋下了铺垫。

  经过多年努力和多方合作,GPS在1988年终于成型,它将24颗卫星放置在互成120度的三个固定轨道上。每个 GPS轨道上有8颗卫星,地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样,粗码定位精确度就可以达到100m,而精码定位精确度为10m。粗码和精码是分别给民用与军用两个不同级别的定位等级,用于防止高精确度的定位系统被歹人滥用。

  由于GPS是美国人的系统,他们把控着核心技术,在很长一段时间内,我们只能使用低精度的定位服务。这样的话,如果在高速公路上开车导航误差100米,一旦错过某出口,再掉头可就费劲了。另外还有一个问题就是当GPS小型化以后,每次启用它第一次定位需要搜索卫星的时间太长,高达2—3分钟。这严重制约了GPS的使用。

  于是就要提到A-GPS,A-GPS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。

  A-GPS(Assisted GPS)即辅助GPS技术,它可以通过移动通信运营基站实现快速定位。GPS通过卫星发出的无线电信号来进行定位。当在很差的信号条件下,例如在一座城市,这些信号可能会被许多不规则的建筑物、墙壁或树木削弱。在这样的条件下,非A-GPS 导航设备可能无法快速定位,而A-GPS 系统可以通过运营商基站信息来进行快速定位。

  简单地说,A-GPS是借助手机基站来为GPS提供前期位置调星服务,并在后期提供一系统的位置校准,让GPS的定位更精确。A-GPS需要有专门的芯片系统支持才可以使用。

  市场看好的LBS地理位置信息服务

  随着定位产品市场份额的扩大,例如像物流企业、警用、民用保全、医疗卫生等等企事业单位,对定位系统都有很大的采购需求。手机运营商对此也垂涎三尺。假如,GPS只是用来确定位置,如果服务中心想要知道用户的位置,还是要借助手机运营商的移动网络来向服务中心反馈位置坐标。既然运营商能插入到其中的一部分环节来,那何不把握整个行业,都掌握在手?

  GPS的好处是定位精准,但是耗电量巨大。所以它一般只在车载或是不缺电的场合下才会24小时使用。GPS/A-GPS都需要专用的芯片,这无形中增加了用户端的成本。百十元的低端手机用户是否就无法使用定位系统了吗?

  其实LBS系统通过手机基站的三角函数定位不用卫星也能给确定用户的位置,方法与卫星定位类似,通过测量手机与多人基站的距离,分析出用户端的具体位置信息。由于手机基站与用户端容易被建筑物挡住。所以很多时候手机信号会在基站与手机之间折射。导致距离测量不准确。

  所以LBS的定位它的精确度在郊外只能达到1000米,而在城市条件甚佳的情况下可以达到50米。不过它无需借助GPS卫星系统,不用专业芯片,省电、省钱。LBS不只是定位,LBS英文全称为Location Based Services, 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。意指与定位相关的各类服务系统,这些技术各有优缺点,但是现代技术已经把它们融合在了一起。

  例如Broadcom\高通现代的芯片就已经把Wi-Fi、蓝牙、GPS、A-GPS、整合到了一片芯片中,达到节省成本、节约电力的功效。不过上面介绍的这些技术,都只是在室外定位有效,如果进入大型建筑物内、又或地下室,这些导航就会失去作用,因为室内的建筑结构复杂,让传统的定位系统失去了作用。

  室内环境是一个复杂的环境,信号在传播过程中受室内的人员和物品墙壁的影响,衰减比较大,这样给室内环境下的人和物品的精确定位带来了困难。可以想像当大楼、地下室、矿井、车库等环境下的人员和物品,如在发生火灾,地震等灾难时,有一套有效的室内定位系统,将有利于我们实施快速而准确的救援,减少对人和物品的伤害……

  室内定位 各显神通

  现在室外的定位服务已经不是什么问题了,而室内定位系统还没有一个有力的组织来统一它们的技术规范。现在都是企业自己定义的私有协议和方案。

  这不利技术的推广与批量使用,所以全球移动产业巨头诺基亚、三星、索尼移动(Sony Mobile)联合其他19家公司已组建成立“定位联盟”(In-Location Alliance),旨在推进室内定位技术和相关服务的创新和运用。定位联盟的方案将基于蓝牙(Bluetooth)4.0或于Wi-Fi的标准打。采用上述技术标准的首款手机预计将于2013年上市。

  Wi-Fi定位技术:无线局域网络(WLAN)已是目前所有智能手机平台的标配了,利用广泛普有的WIFI系统来做定位是一项低成本容易实现的技术。微软开发的RADAR 系统是最早的基于WiFi 网络的定位系统。它采用射频指纹匹配方法,从指纹库中查找最接近的K 个邻居,取它们坐标的平均作为坐标估计。室内定位系统基于RSSI 信号的统计特性,采用贝叶斯公式,通过计算目标位置的后验概率分布,来进行定位。

  芬兰的Ekahau公司开发了能够利用Wi-Fi进行室内定位的软件。Wi-Fi绘图的精确度大约在1米至20米的范围内,总体而言,它比蜂窝网络三角测量定位方法更精确。但是,如果定位的测算仅仅依赖于哪个Wi-Fi的接入点最近,而不是依赖于合成的信号强度图,那么在楼层定位上很容易出错。目前,它应用于小范围的室内定位,成本较低。但无论是用于室内还是室外定位,Wi-Fi收发器都只能覆盖半径90米以内的区域,而且很容易受到其他信号的干扰,从而影响其精度,定位器的能耗也较高。

  NFC射频识别技术:NFC是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术,它介于射频识别和蓝牙之间,也可以用于室内定位。它有自己的无线电标准,在数千个微小的传感器之间相互协调通信以实现定位。这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高。NFC最显著的技术特点是它的低功耗和低成本。

  蓝牙技术:蓝牙技术通过测量信号强度进行定位。这是一种短距离低功耗的无线传输技术,在室内安装适当的蓝牙局域网接入点,把网络配置成基于多用户的基础网络连接模式,并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网(piconet)的主设备,就可以获得用户的位置信息。蓝牙技术主要应用于小范围定位,例如单层大厅或仓库。

  目前室内定位联盟主要推荐就是使用这个方案,它使用蓝牙低功耗天线阵列三角定位跟踪蓝牙设备标记来实现,它比Wi-Fi三角定位的效率更高,成本更低,使用普通的蓝牙手机即可实现定位。而由于蓝牙的省电性,可以让终端的工作时间更长。

  不管是室外定位还是室内定位,定位的基本原理是差不多的,就是在信号的传输上测算你的位置。不管是时间,角度,衰减,还是别的。所以只要你的随身设备保持对外通信,别人总有办法找到你的位置,区别只是不同技术导致不同精度而已。所以,如果有一条你的行踪暴露了,可能是手机出卖了你

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