中国全球定位系统应用与发展论坛主任 朱云龙
北京一号卫星地面站 硕士 赵立和
移动增值业务给移动互联网带来了多层次，多类型的服务，无疑给移动通信带来了无限商机和新的经济增长点，它己经成为电信运营商的竞争焦点，也成为我国加入WTO后外资关注的重点。最能体现移动通信生机勃勃的地方是移动增值业务，而移动定位业务将成为移动互联网应用中增值业务的重点，其市场己呈现一种爆发性增长的势头。
人类需要的最基本信息就是：时间，地点和内容。由于社会经济的高速发展，人们的活动范围越来越大，频次和速度也越来越高，而且不确定性也愈来愈大。而在人们的移动中，我们最需要的信息就是“位置信息”，特别是出现紧急情况时更需要“确切的位置信息”。移动通信与固定通信最大的区别是：用户位置的不确定性。因此，在移动通信中，用户(移动台)的位置信息不仅对整个移动通信网络来说是极其重要的，而且对用户来说也非常重要。如对行业用户来说，例如国防、公安、交通、通信(特别是移动通信)、铁路、邮政、交通管理等，均需要“位置信息”。这些信息主要用于监控管理、定时(时间基准、频率基准)、定位、报警、指挥调度、物流、遥控、遥测、安全等。例如，位置敏感型计费——对于在家或办公室的主叫用户，无线运营商可以根据定位信息适当降低通话价格，从而与固话运营商展开竞争；网络规划和管理——无线网络运营根据定位统计数据，可以科学规划新的网络扩展、运行和部署，或者用于动态调节网络参数；欺诈管理——根据定位信息，检测和消除部分用户的欺诈使用行为。对个体用户来说，例如：个人的紧急救援(报警及医疗急救)、老人及小孩的定位及报警、旅游安全的自主定位(APL)它可以自动报警和发送有关信息，接收公安和管理部门发出的相关帮助信息，亲友跟踪定位、游艇定位、移动气象、移动黄页等等。
移动定位业务技术和市场已经成熟，已经为广大用户所接受，它必将成为移动增值业务中的重点而迅速发展。
移动定位业务的市场
定位信息会直接影响人们出门的习惯，例如路线的选择、及早规避交通堵塞、对意外事件的处理，以及中途停留地点的选择、对当地资源的利用，包括加油站、食品店、旅馆和出租车等。位置信息也为那些希望有效吸引潜在客户，并做有针对性的宣传的零售商带来了更多的机会。另外，还有基于位置的信息服务、紧急响应、车辆和资源管理、个人定位服务、娱乐等丰富的服务内容。
移动定位业务国外已经蓬勃发展，各类技术、各类定位服务公司相继出现，美国FCC公布强制性法令，推出911无线服务(E911)要求2001～2005年内，每年按20%的速度，在手机内全部加上GPS。
美国权威机构预测：2004年“移动定位业务”的产值在美国为40亿美元，而全世界为300亿美元。欧洲研究报告指出：2005年定位业务产值为43.8亿欧元。英国剑桥分析与研究报告预测：移动定位业务产值2002年为20亿美元，到2006年为185亿美元。按照日本NTT DOCOMO无线增值应用的发展曲线，数据业务的5%与定位业务有关。QUALCOMM推出的定位平台是CDMA与GPS相结合的平台GPS One，近期内CDMA带有GPS的手机在一年左右时间内将超过100万台。目前，美国、日本、韩国正在布置这种系统。我国，在移动互联网中的移动增值业务中定位业务将成为主要业务。未来几年中，我国移动定位业务规模很快会达到10亿元以上的规模，而且会加速度的持续增长。
移动定位业务的要求
1、覆盖面要求宽
不仅地域要求宽，而且要室内、室外均能覆盖，移动信号的不良地区要尽可能少。
2、定位精度
美国FCC推出的定位精度在50米以内的概率为67%，定位精度在150米以内的概率为95%。这个要求已为业界接受，并作为民用蜂窝移动通信的定位精度标准。各大系统供应和设备制造公司也在各种移动通信系统进行测试(GSM、CDMA等)，结果证明，这一精度是可行的。
3、位置信息更新速率
由于用户位置的移动性，用户定位以后需要对用户进行实时跟踪，因此系统必须进行用户位置信息的更新，如速度很低，则无法满足对用户实时跟踪的要求。
4、 首次定位速率
首次定位应在几秒内完成，而不能像GPS一样首次定位有时需要2～3分钟才能定位。
5、要求功耗低，体积小，价位低，个性化和简便化
6、隐私权的保护
定位业务除了技术性因素外，涉及到用户个人行踪，所以要考虑个人隐私权的法律问题。
移动定位技术
移动定位业务的实现方法，主要有三种类型，即：1、网络独立定位，如：COO，TOA或TDOA；2、手机独立定位，如：用GPS和EOTD；3、联合定位，即利用手机定位功能与网络定位功能的结合，如：A-GPS。
现分述如下：
1、 网络独立定位法
①COO(Cell of origin)定位。COO定位是一种最简单的定位技术，它是根据移动台所处的蜂窝小区ID号来确定用户的位置，因此它的定位精度取决于蜂窝小区的半径。
②TOA或TDOA定位。是信号到达时间测量或信号到达时间差测量的定位方式。它是通过测量从发射机传到多个接收机的信号传播时间或时间差来确定移动用户的位置。是一种基于电波传输时间的定位技术。在AMPS、GSM、窄带CDMA和宽带CDMA网络中均有采用这种技术。它的定位精度较高，但对时间基准的依赖性也较高。TDOA受多径干扰的影响也较大，CDMA网络的精度较高，因为CDMA网络本身具有抗多径干拢能力，实测结果可达55米，有望进一步提高到10~20米左右。如GSM用TDOA方法，关键在于良好的参数设计和技术保证。
③AOA定位。AOA定位是信号到达角度的测量，其方法是通过测量两个以上发射站的信号到达移动接收机的角度来确定移动目标的位置。它需要定向天线与之配合。AOA定位技术最早用于军事目标的测量，因此技术比较成熟，但精度较差，一般作为辅助手段。
④信号强度分析定位法。是通过测量基站和移动台之间的信号强度，将信号强度转化成距离，来确定移动台的位置。由于移动通信的多径干扰，阴影效应等的影响，移动台的信号强度经常变化。因此，很少使用这种方法。
2、 手机独立定位法
①用GPS，即在手机内部加GPS接收机模块，并将普通手机天线换成能够接收GPS信号的多用途天线，手机接收GPS数据进行计算，确定移动台的位置信息(包括经度、纬度、速度、时间、轨迹等参数)并将结果报给移动网络。这种方法，主动权全部决定于手机，其精度与GPS一样，可达5～10米，为了保护个人的隐私权，用户可以关掉手机的GPS功能。为实现此方案需要对手机的软硬件进行改造。
②EOTD方法。是通过增强观察时间差来进行定位，EOTD是针对GSM系统研制的定位系统，它是利用系统的同步信号与不同基站的信号到达接收机的时间差来实现定位。这种方案需要对手机软件进行改造。欧洲目前主要采用这种技术。经过现场测试，其平均精度为50米；而精度优于125米的精度达到97%，已经符合美国FCC的标准。
3、 联合定位法
联合定位的典型代表是A-GPS(Assisted GPS)。A-GPS与GPS方案一样，也需要在手机内增加GPS接收机模块，并改造手机天线，但手机本身并不对位置信息进行计算，而是将GPS的位置信息数据传给移动通信网络，由网络的定位服务器进行位置计算，同时移动网络按照GPS的参考网络所产生的辅助数据，如差分校正数据、卫星运行状态等传递给手机，并从数据库中查出手机的近似位置和小区所在的位置信息传给手机，这时手机可以很快捕捉到GPS信号，这样的首次捕获时间将大大减小，一般仅需几秒的时间。不需像GPS的首次捕获时间可能要2～3分钟时间。而精度也仅为几米，高于GPS的精度 。QUALCOMM公司的gpsOne即采用A-GPS方案。
GPS的现状与发展方向
GPS的用途己增加到430多种，有人说“GPS只有想不到的用途，而没有用不着的地方”。
目前投入运行的定位系统有：GPS-美国的全球定位系统，GLONASS——俄罗斯的全球导航卫星系统，北斗——我国的卫星导航系统，己发星两颗，并将继续发2至3颗星。
GPS是目前世界上发展最快的三大信息产业之一，GPS的产品是当前国际上八大无线产业之一。
利用移动蜂窝网资源及互联网资源与GPS相结合，为移动用户提供的增值业务将带来极大的商机，已为用户所欢迎。
据日本NTT DOCOMO的移动增值应用发展曲线，当移动数据业务的市场规模达到话音业务的10%以上时，数据业务中将有5%为定位业务。
预测我国移动定位服务的市场规模很快会达10亿元以上，并会加速度的持续发展。
GPS与移动互联网的结合到融合(GPS+移动通信(GSM/GPRS；CDMA/2000 1X；3G)+IP网+GIS)成为全球99v产业的趋势。GPS与PDA(PAN)组合的终端具有巨大的潜在市场。
GPS发展的方向
①无线覆盖面宽，最好通信平台用移动通信的ＧＳＭ/GPRS，CDMA2000 1X。
②用户量大
③成本低
④GPS与综合信息服务相结合
GPS+移动网+互联网+GIS进行综合信息服务
⑤多功能终端
GPS(R)+CPU+PDA(便携式电脑)+移动手机(模块)
可以派生出大量的信息服务市场
⑥大规模集成芯片
GPS+MMS+家电(摄影、摄像)+手机芯片+......
目前国内外主要的定位应用系统例举
1、爱立信利用GPRS的WPLS系统
2、Mobil-position公司的定位服务
①朋友定位(friend position)
由移动定位发展而来，它允许用户跟踪亲人、孩子、朋友，同事的位置(用手机或个人电脑)
②定位报警
如汽车状态发生变化，您的手机就有报警信息，然后你呼叫你车里的GPS报警单元，就可以收到一个短信息，告诉你汽车所在的位置信息。
③附近黄页(电话本)
用户可以搜索它本身所在的位置附近各公司各组织，如加油站、银行、饭店、药房、医院等信息
④天气定位(weather position)
可以提供用户所在位置当地的天气预报最多可达5天(或叫天气预报跟你走)
⑤其它，如：游艇定位(yacht position)
海上定位业务(sea key)等等
3、QUALCOMM公司的CDMA gpsOne移动定位服务平台
采用了gpsOne技术的移动平台，是同时从GPS卫星和CDMA蜂窝网络收集测量数据的，然后通过组合这些数据生成精确的三维定位。在GPS卫星信号和无线网络信号都无法单独完成定位的情形下，gpsOne系统会组合这两种信息源，只要有一颗卫星和一个小区站点就可以完成定位，解决了传统方案无法解决的问题。GpsOne联合式定位方式,定位精度达到了5-50米,gpsOne获取第一个定位信息的时间也非常短。
自从2001年4月，日本推出采用了gpsOne的个人安全专用设备之后，日本、韩国和美国相继于在2001年底开始推出支持gpsOne定位功能的商用手机。目前，这三个国家投入商用的gpsOne设备数量已经超过了百万台。
4、GPS火车安全报警系统
北京慧立阳科技公司的GPS火车安全报警系统是由基于GPRS网络的GPS在铁路系统的一个应用。当同一条轨道上相邻火车间距小于等于3km时，监控中心能发出声光预报警；当同一条轨道上相邻火车间距小于等于2km时，监控中心能发出紧急警告，提醒监控中心调度人员注意。
系统同时还具有统计、查询、车辆和作业管理功能。
5、 邮政速递系统
北京永新现代科技公司的邮政速递GPS系统是一套可靠、稳定、实时性较强的应用平台，永新GPS服务中心与移动网络间使用专线连接，配有专门的服务号、端口号，可保证信息数据实时可靠的传输。
该系统已在全国公安、物流、555中国汽车拉力赛指挥调度等方面得到广泛的应用。