| 定位技術(shù)面面觀(guān) |
| 2004-8-18 23:23:52 摘自《國外科技動(dòng)態(tài)》 閱讀423次數 |
| 室外定位 定位技術(shù)最初面臨的挑戰就是戶(hù)外追蹤。在戶(hù)外追蹤方面最有發(fā)展前景的兩種技術(shù)手段當 屬全球定位系統和蜂窩網(wǎng)絡(luò )。1978年，美國國防部啟動(dòng)了全球定位系統(GPS)，旨在提高武 器打擊精度。今天，成千上萬(wàn)的小汽車(chē)都裝備了GPS接收器，主要用于城市交通導航。GPS接 收器根據接收到的可視GPS衛星的信號，計算出與至少3～4個(gè)衛星的距離，再根據三角測量 法確定自身的位置。 目前，GPS所能達到的精度范圍在5～20米。但是，在高樓林立的城市低谷地帶GPS的定位 精度不是很好。一些無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商利用一種名為增強GPS(即A-GPS)的技術(shù)來(lái)克服GPS的上述缺 陷。這種技術(shù)融合了GPS高精度定位與蜂窩網(wǎng)絡(luò )高度密集覆蓋的特性，既保證了在城市范圍 內蜂窩定位的精度，也擴大了GPS的覆蓋范圍，使GPS在無(wú)法提供精確定位的區域內能夠正常 工作。韓國和日本的許多運營(yíng)商已經(jīng)采用了A-GPS系統。而加利福尼亞州的一家新興企業(yè)Ros um則采用電視信號增強GPS系統，該系統利用增強的廣播電視信號，而不是蜂窩網(wǎng)絡(luò )信號來(lái) 進(jìn)行定位。同蜂窩網(wǎng)絡(luò )信號相比，廣播信號更具優(yōu)越性，因為它們已經(jīng)覆蓋了更廣的地理區 域，而且更容易穿透建筑物。目前，該公司已經(jīng)聯(lián)合了加利福尼亞州的Sunnyvale公司來(lái)進(jìn) 一步實(shí)現它所擁有的技術(shù)和GPS的整合工作。 但是，由于各運營(yíng)商采用基于GPS的不同定位系統，因此用戶(hù)需要購買(mǎi)兼容設備才能享受 運營(yíng)商們提供的服務(wù)。為此，一些無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種方法來(lái)利用他們現有的網(wǎng) 絡(luò )為用戶(hù)提供定位服務(wù)。因為無(wú)線(xiàn)電話(huà)網(wǎng)絡(luò )被分割成了許多個(gè)體單元，手機用戶(hù)在呼叫的時(shí) 候所使用的單元可以給出他們所處位置的大致情況。不過(guò)，精度很差，大約在30～150公里 。 一種名為“抵達時(shí)差”的方法可以進(jìn)一步提高定位精度。這種方法類(lèi)似于GPS的三角測量 定位方法，它是通過(guò)測度呼叫手機信號抵達三個(gè)或三個(gè)以上蜂窩基站的時(shí)差來(lái)進(jìn)行定位的。 如果僅有兩個(gè)蜂窩基站(通常在農村偏遠地區)，那么到達信號的角度能夠提供額外的定位信 息。 在亞洲，A-GPS系統已經(jīng)占據了主導地位。而在美國，多種定位方法共存，例如Cingular 公司和AT&T無(wú)線(xiàn)使用“抵達時(shí)差”方法進(jìn)行定位，而Sprint和Verizon公司則利用A-GPS系統 。 室內定位 比戶(hù)外追蹤更難以實(shí)現的是室內跟蹤。由于天花板、墻壁或其他障礙物的阻擋，A-GPS系 統的定位精度會(huì )大大降低。而蜂窩網(wǎng)絡(luò )定位技術(shù)就更為遜色了。在戶(hù)外，120米的定位誤差 對于人們需尋找街區的餐館等目標并無(wú)大礙，而在摩天大樓里哪怕是5米的誤差都會(huì )造成重 大錯誤。盡管在許多實(shí)際應用中，這無(wú)關(guān)緊要。但在城市作戰或消防員救火的情形中，一點(diǎn)小誤差就可能事關(guān)生死。 那么什么樣的技術(shù)能夠用于室內定位呢?當前流行的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)80211(或者稱(chēng)作Wi-Fi )可能是最好的解決方案。眾多無(wú)線(xiàn)服務(wù)商已開(kāi)始在旅館、咖啡廳和其他商用建筑內部安裝W i-Fi收發(fā)器，使移動(dòng)用戶(hù)能夠獲得高速因特網(wǎng)服務(wù)。這些基礎設施也能夠被用于室內定位。 芬蘭的Ekahau公司開(kāi)發(fā)了能夠利用Wi-Fi進(jìn)行室內定位的軟件。去年春季，一家名為Accentu re的咨詢(xún)公司在紐約大都會(huì )博物館的一個(gè)項目中首次利用了Ekahau的軟件。博物館內部的觀(guān) 賞者只需點(diǎn)擊PDA上的一個(gè)按鈕，就可以接收到有關(guān)他們面前的藝術(shù)品的信息。 為了實(shí)現這種功能，Accenture公司繪制了整個(gè)展覽區的詳細地圖。在地圖被上傳到計算 機上之后，Accenture公司的員工就會(huì )在巡游博物館的途中，每隔3米的距離點(diǎn)擊一下地圖， 然后記錄下網(wǎng)絡(luò )信號的強度。每次定位都與特定的信號強度相匹配。這樣一來(lái)，當博物館的 參觀(guān)者利用手中的PDA訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )的時(shí)候，就會(huì )知道他們所處的位置。Wi-Fi繪圖的精確度大約 在1～20米的范圍內，總體而言，比蜂窩網(wǎng)絡(luò )三角測量定位方法更精確。今年，Wi-Fi定位將 大規模地投入商業(yè)應用。另外，由于建筑物內部各個(gè)樓層上的信號強度不同，因此Ekahau的 技術(shù)還可以用于解決上下定位的問(wèn)題。 如果定位的測算僅僅依賴(lài)于哪個(gè)Wi-Fi的接入點(diǎn)最近，而不是依賴(lài)于合成的信號強度圖， 那么Wi-Fi技術(shù)在樓層定位上很容易出錯。無(wú)論是用于室內還是室外定位，Wi-Fi收發(fā)器都只 能覆蓋半徑90米以?xún)鹊牡乩韰^域。而且，它也很容易受到其他信號的干擾，從而影響其精度 ，并不十分可靠。 幸運的是，另一種無(wú)線(xiàn)技術(shù)——超寬帶(UWB)，有可能彌補這一不足。UWB具有傳輸速率高 、耗電少等特點(diǎn)，而且能夠提供超精確定位。與Wi-Fi和GPS一樣，UWB也能夠配置到手機或 者PDA設備中。 通過(guò)度量脈沖在超寬帶轉發(fā)器和接收器之間的傳輸時(shí)間可以確定距離。如果接收到至少3 個(gè)信號，那么就可以通過(guò)三角測量方法進(jìn)行定位。如果接收到4個(gè)信號，就可以使系統計算 出目標離地面的高度。該技術(shù)不同于Wi-Fi，它依賴(lài)于超短脈沖，接收器能夠在幾微微秒之 內確定信號抵達的時(shí)間，使它能夠將定位精度精確到幾厘米的范圍內。然而，由于超寬帶技 術(shù)處于發(fā)展的初級階段，因此它在商業(yè)化方面遠遠落后于Wi-Fi。 未來(lái)趨勢 在理想的世界中，隨著(zhù)使用者從室外步入室內，手機或者PDA設備將會(huì )從依賴(lài)GPS定位自動(dòng) 轉向Wi-Fi定位，從而可以不間斷地使使用者得到最新的位置信息。然而在現實(shí)世界中，這 些技術(shù)還無(wú)法實(shí)現無(wú)縫結合?？傮w而言，困難不在于技術(shù)本身。而是在于建立允許用戶(hù)從室 外步入室內時(shí)得到定位服務(wù)的服務(wù)計劃和協(xié)議。目前，已有公司通過(guò)嵌入智能卡中的特殊軟 件來(lái)解決上述問(wèn)題。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)供應商們開(kāi)始提供Wi-Fi和蜂窩網(wǎng)絡(luò )雙項服務(wù)，移動(dòng)用戶(hù)們就 可以將這些智能卡置入自己的手機中，同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)這兩種網(wǎng)絡(luò )，并且可能獲得所有的定位服務(wù) 。 隨著(zhù)定位服務(wù)的日趨成熟，人們可能會(huì )問(wèn)：我們需要這樣的服務(wù)嗎?毫無(wú)疑問(wèn)，消費者和 服務(wù)提供商都將是定位服務(wù)的受益者，但這必須以隱私問(wèn)題得到妥善處理為前提。人們并不 希望他人(包括朋友在內)隨時(shí)掌握自己的行蹤。也許過(guò)不了多久，消費者就具備自己不被發(fā) 現的能力了。有業(yè)內人士指出，對于隱私問(wèn)題最好的解決方法是，賦予消費者是否啟用定位 功能的選擇權。同時(shí)，定位服務(wù)提供商應該按照一套規范化的制度來(lái)提供該項服務(wù)?？偠?之，定位服務(wù)所能帶給人們的優(yōu)勢應該大于劣勢。因此，這一服務(wù)行業(yè)的興旺發(fā)達指日可待 ! |
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