李伟章　东方通信股份有限公司

　　第一讲　移动定位业务综述

概述

　　由蜂窝移动通信网与GPS相结合所提供的移动定位业务，是未来公众蜂窝移动通信网的一个重要支撑业务。该业务能够在目标移动终端处于空闲或通话状态下获取其地理位置等信息。利用移动目标的定位信息、电子地图和地理信息系统（GIS），移动运营商可以向用户提供各种基于位置的服务（LBS Location Based Service），包括：紧急救援、车辆调度、汽车导航、物流、智能交通和位置环境信息查询等。

　　1996年美国联邦通信委员会（FCC）提出了E-911（Emergency call“911”紧急呼叫“911”）定位要求，而后欧洲、日本等国也做出了相应的规定。政府的强制性要求和市场的驱动，使得移动定位的研究工作在全球取得了重大的进展。其应用范围正在渗透到各行各业乃至人们的日常生活之中。

　　随着3G技术的不断发展，移动定位业务普遍被业界看好，已成为众多移动增值业务中的一个亮点。预计未来的移动位置业务将成为仅次于语音业务的第二大业务，并将对人们的生活习惯产生革命性的影响。

一　移动定位方案的分类

　　在移动定位方案中对移动终端的定位，是通过检测目标移动终端和多个已知位置收发信机之间传播信号的特征参数，例如：传输时间、幅度、相位和到达角等，用来估算目标移动终端的几何位置。在此基础上，移动定位方案可以划分为两大类：

1.1　基于移动终端的定位方案

　　基于移动终端的定位方案也可称为移动终端自主定位方案，在蜂窝移动通信网络中亦称为前向（下行）链路定位方案。其定位的基本原理为，目标移动终端根据接收到多个已知位置发信机发射信号中所携带的与移动终端位置相关的信息，来确定该移动终端与各发射机间的相对几何位置关系，再根据一定算法对其自身位置进行估算，从而得出自身位置的信息。GPS定位系统即采用这种方案进行定位。

1.2　基于网络的定位方案

　　基于网络的定位方案也可称为移动终端的远程定位方案，主要用在蜂窝移动通信网的移动终端定位系统中，在蜂窝移动通信网中亦称为反向（上行）链路定位方案。其定位的基本原理为，由多个固定位置的接收机（例如基站接收机）同时接收来自目标移动终端发射的信号，并将从各接收信号中所携带的与目标移动终端位置相关的信息，送往定位中心（LC）进行处理，通过计算求出目标移动终端的定位信息。这些定位信息可以在定位中心应用，亦可传给其它应用中心，如计算机辅助调度、车辆指挥/调度中心、监控中心等。

　　在实际应用中经常需要将自主定位的信息传给远端的应用中心（间接远程定位），或将远程定位中心算出某移动终端的定位信息，传给该移动终端应用（间接自主定位），这种定位加数据传输（通过SMS、GPRS或CDMA 1X的PDSN等数据传输通道）的方案称为间接定位方案。

二　GPS简介

　　全球定位系统（GPS）是全球性、全天候、连续的卫星无线电导航系统，可提供三维位置、三维速度和高精度的时间信息。它由空间星座、地面监控和GPS接收终端三大部分组成。空间星座由24颗卫星组成，分布在6个圆形轨道上，每个轨道上有4颗卫星。地面监控站系统由一个主控站、五个监控站和三个注入站（向卫星发射更新的导航数据）组成，负责数据采集、故障诊断、跟踪监控等工作。GPS接收终端在全球任何地方，任一时刻均能观测到至少4颗卫星，终端可根据接收到4颗卫星的导航信息，计算出自己的三维位置（经纬度与海拔高度）、运动速度与方向以及精确的时间信息。

三　GIS简介

　　在移动定位的基础上发展了地理信息系统GIS（Geography Informa-tion System）。GIS是在计算机软、硬件的支持下，运用系统工程和信息科学方法，对地表空间数据进行采集、存储、显示、查讯、操作、分析和建模以提供对资源、环境和区域等方面规划、管理、决策和研究的人-机系统。由上述可见GIS包括的范围较大，对移动通信行业而言，GIS系指通过蜂窝移动通信网络或手机内置GPS接收机获取用户手机位置，以及其它与位置相关的信息（例如附近的旅馆、商店、景点、交通状况等）并在电子地图配合下提供基于位置的增值业务系统。GIS将定位信息（经、纬度）和电子地图相结合，将地图和手机位置同时显示在手机屏幕上（导航、导购、导游等）或计算机屏幕上（跟踪、指挥、调度、监控、报警等），使用户可以直观地使用定位服务。事实上目前移动通信网所提供基于位置的增值业务，几乎全部是通过GIS来实现的。

四　移动定位业务的应用

　　从现有想象力出发，移动定位业务可能应用的范围包括：

4.1　基于位置的环境信息服务

　　根据目标移动终端的位置，提供目标移动终端周围的环境信息，包括：导航地图、交通状况、天气预报、餐厅、旅馆、商场、邮局、电信局、银行、医院、景点、加油站、停车场等移动用户需要获得的环境信息服务。

4.2　智能交通、汽车导航与车辆监控/调度

　　在人口密集的城市中，交通阻塞问题日益严重。发展车辆导航与智能交通己迫在眉捷。而自动车辆定位系统（AVLS）则是智能交通的核心，它将提供动态交通流分配、定位导航、车辆监控/调度（用于出租车、公交车、长途车、特种用车等）、物流管理、事故应急、安全防范等功能。利用蜂窝移动网络和GPS定位系统将定位、通信、计算机信息处理与控制合为一体，提供统一的位置服务平台，使移动定位资源获得充分的利用。

　　车辆跟踪、调度服务特别适用于全国范围的物流管理。目前，在国内公路上行驶的货车空载率很高，且安全难以得到保证。若在货车上安装移动定位终端、通过移动通信网络将目标车辆定位信息或告警信息传至调度中心，则调度中心可以知道每部货车的位置，卸货后可就近安排装货，以及车辆在紧急情况下中心可采取相应的应急措施。

　　值得一提的是移动导航业务，当你驾车外行时，若车上配备有GPS导航终端；或你外出时，手中有一款导航手机，凭借终端屏幕上的导航电子地图，即使在一个完全陌生的环境中也可以自由驰骋或行走、洞悉四面八方。

4.3　报警

　　移动用户在拨打110或按下手机的报警键后，110接警台在接警的同时，显示屏上的电子地图实时显示案发或救援地点和就近的110巡逻车位置。以便在出警时调用最近的110巡逻车前往案发或救援地点。

4.4　位置敏感计费

　　位置敏感计费就是在不同的位置使用移动电话时，按不同的标准收费。根据现有的收费体制，当用户同时可以使用自己的移动终端和固定电话时，用户显然会首选固定电话。如果移动运营商能在一些特殊地点提供一个可以和固定电话相竞争的收费标准。例如，对在家或办公室的主呼用户可以适当降低话费，则可以与固话运营商展开竞争。

4.5　打击犯罪

　　利用移动通信系统的犯罪可以分为两类：一类是直接针对移动通信业务的犯罪，如盗窃手机、复制他人的SIM卡等。另一类犯罪指利用移动通信系统的便利和位置不确定性实施犯罪，有了移动定位技术就可容易地跟踪和捕捉罪犯。

4.6　个人定位服务

　　雇主、父母、亲人、朋友可以使用定位业务找到对方，因涉及隐私，目前多数用于老人与孩子的定位。

4.7　移动网管及网络优化

　　对移动网管及网络优化而言其最大难点在于移动终端位置的不确定性。如果掌握了移动终端的位置分布规律则有利于规划基站位置、载频分配、信道分配，实现移动网络资源动态、智能的分配，使场强分布合理，无线资源得到充分的利用。

　　以上只列举了一小部分移动定位业务的应用，有人说定位业务的应用只局限于人们的想象力。

　　目前，中国移动的E-OTD定位业务和中国联通的“定位之星”（GPSone定位服务）提供最近的商场/宾馆/餐厅等查询、导航、物流、报警、智能交通、车辆跟踪/指挥/调度、老人/孩子位置查询等基于位置的服务。

　　在3G和GSM较新的版本中都充分的考虑到移动网络和终端如何满足定位的需要，定位所需的物理量都可以从现有可测量的信号中导出。虽然现有的移动通信系统不是为了定位而设计的，不是一个专用的移动定位系统，但从结构上看，是一个很优秀的定位系统，可以支持种类繁多的定位服务，可以与个人通信业务真正地融合起来。所谓个人通信系指任何人在任何时间和任何地点可以实现与任何人进行任何种类的信息交换，而蜂窝定位技术恰好解决了人在哪里的问题。故移动定位技术是实现个人通信重要的支柱技术。

　　我国拥有世界上最多的移动通信用户，这就形成了潜在的定位应用消费市场；我国国土辽阔，车辆及运输工具数量庞大，又构成了定位应用的行业市场，定位技术在我国应该具有很好的发展前景。