是福音還是侵犯隱私？先進(jìn)定位技術(shù)可精確判斷位置

位置，位置，還是位置！它是一個(gè)決定性的因素，是它涉及到了不動(dòng)產(chǎn)還是簡單地表示你現(xiàn)在站在哪里。通過技術(shù)來判定位置并不是一個(gè)新的概念。多年以來，人們已經(jīng)采用多種具有定向天線和三角測(cè)量的接收器(或者無線電定位)來追蹤任何發(fā)射無線電波的物體。并且從第二次世界大戰(zhàn)以來，雷達(dá)已經(jīng)在軍事行動(dòng)中是必不可少的。目前，事情反過來了。當(dāng)你的技術(shù)可以判定你自己位置的時(shí)候，會(huì)發(fā)生什么事呢？這些電子方法中的一部分已經(jīng)存在多年了，例如用于船舶定位的遠(yuǎn)程導(dǎo)航系統(tǒng)(Loran，羅蘭系統(tǒng))。以及也已經(jīng)運(yùn)作過一段時(shí)間的24顆衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)(GPS)。首先，GPS是為了軍事目的而創(chuàng)建的。但是，目前存在著數(shù)以百計(jì)的民用設(shè)備，并且其正在成為許多新的商業(yè)定位技術(shù)系統(tǒng)的核心。

GPS 101

事實(shí)上，GPS是龐大的定位技術(shù)。其24顆衛(wèi)星工作在位于六個(gè)傾角與赤道為55度的軌道平面內(nèi)。衛(wèi)星位于20,000 km即大約11,000英里的高度，周期近12小時(shí)。每顆衛(wèi)星廣播信號(hào)在微波L頻段(1.57542和1.2276GHz)，其包含了代碼和時(shí)間信息，全部信息可以被位于地球任何地方的接收器獲取。

在任何時(shí)候，四至六顆空中衛(wèi)星允許接收器選擇三至四個(gè)信號(hào)用于計(jì)算，依次產(chǎn)生緯度、經(jīng)度、海拔高度以及速度信息。因?yàn)樵撔盘?hào)被同步到衛(wèi)星上裝載的原子鐘，它們提供超高精度的時(shí)間信息。

定位精度的水平隨精確的位置和接收器而變化，但一般在10到50米范圍內(nèi)。GPS系統(tǒng)通過在科羅拉多州Schriever空軍基地(AFB)的美國空軍第50作戰(zhàn)大隊(duì)第2空間行動(dòng)中隊(duì)進(jìn)行維護(hù)。軍用GPS用于導(dǎo)航、搜索和救援，以及炸彈和導(dǎo)彈的精確瞄準(zhǔn)。民用包括導(dǎo)航、測(cè)量以及手機(jī)定位等。

美國海岸警衛(wèi)隊(duì)的NAVCEN負(fù)責(zé)海岸警衛(wèi)隊(duì)海上差分GPS(DGPS)服務(wù)，其由兩個(gè)控制中心和超過60個(gè)遠(yuǎn)程廣播站點(diǎn)組成。它在海上無線電信標(biāo)頻率廣播校正信號(hào)來改善GPS得出位置的精度。號(hào)稱在全部確認(rèn)的覆蓋范圍內(nèi)具有10m的精度。然而，通常DGPS位置的定位誤差在1到3米，極大地增強(qiáng)了海港入口和進(jìn)港導(dǎo)航。此外，使用DGPS需要一個(gè)專用的接收器。

一項(xiàng)新版本的GPS是輔助的或輔助GPS(A-GPS)。由Qualcomm公司首倡，其改善了GPS接收器生成高精度定位信息的能力，甚至當(dāng)其在衛(wèi)星無法達(dá)到的地方時(shí)也可以定位。一般，大多數(shù)GPS接收器不能獲取室內(nèi)信號(hào)或在城市的“峽谷”中獲取信號(hào)。

在許多具備Enhanced 911法案所要求功能的新式手機(jī)中采用了A-GPS。在本地手機(jī)載波附近的專用固定GPS接受器需要衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并將其通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給可以使用GPS的手機(jī)。這最終加速捕獲和計(jì)算時(shí)間。起初，這些復(fù)雜的GPS接受器每個(gè)成本數(shù)千美元。目前，你可以花費(fèi)少于200美元購買到基本的衛(wèi)星接收器。而且，半導(dǎo)體生產(chǎn)商現(xiàn)在可以提供低于10美元的片上GPS接收器，使得其可能將GPS功能植入到其他項(xiàng)目中去。這已經(jīng)能夠使GPS用途擴(kuò)大到廣泛的定位服務(wù)中去。

幾十種不同的手持式GPS接收器提供了緯度和經(jīng)度信息，目前其數(shù)量正在急速增長。但是，誰會(huì)隨身帶著有坐標(biāo)的地圖呢？因此，接收器生產(chǎn)商提供了依賴衛(wèi)星數(shù)據(jù)的地圖。接收器的LCD屏幕顯示了標(biāo)明你所在位置當(dāng)前區(qū)域的地圖。

這些來自Garmin、TomTom以及其他生產(chǎn)商的接收器成本大于1000美元，但是如果你必須知道你在往哪里去的時(shí)候，它們是絕對(duì)必要的。某些接收器可以讓你繪制出到你目的地的一條路經(jīng)，并且接收器逐步地提供方向。這種功能目前也被安裝到最新式的高端豪華汽車中。

某些手機(jī)公司也提供GPS地圖定位服務(wù)。Verizon的VZ導(dǎo)航服務(wù)價(jià)格是10美元/月。將你的手機(jī)用作GPS接收器，并在屏幕的地圖上顯示你的路線。Sprint Nextel公司以基本同樣的價(jià)格提供相似的服務(wù)。所有運(yùn)營商都提供具備GPS接收器功能的高端手機(jī)，這是由于聯(lián)邦通訊委員會(huì)Enhanced 911法案的要求。你也可以在你自己的智能手機(jī)上安裝類似ALK CoPilot LIVE、Destinator SP和TomTom Navigator 5等的導(dǎo)航軟件。

某些運(yùn)營商甚至提供相似的服務(wù)來幫助父母定位他們孩子的位置。首先，孩子們需要帶著配備來自Sprint Nextel或Verizon的具備GPS功能的cdma2000手機(jī)。Sprint公司的家庭定位器(Family Locator)服務(wù)對(duì)超過四部手機(jī)以上的價(jià)格大約是10美元/月。父母使用他們自己的手機(jī)來定制該服務(wù)，這項(xiàng)服務(wù)會(huì)使用孩子手機(jī)附近的地址和地面標(biāo)志來報(bào)告孩子的位置。它也可以發(fā)送文本信息給手機(jī)來指明受追蹤手機(jī)的位置，這是Nextel公司每月提供的一項(xiàng)類似的不受限制服務(wù)。Disney的移動(dòng)家庭定位器服務(wù)也以類似方式運(yùn)作。

定位技術(shù)的推動(dòng)力

在1996年，F(xiàn)CC要求所有的手機(jī)包含只要撥打美國全國緊急服務(wù)電話911就可以定位其位置的技術(shù)。該法案被稱為Enhanced 911(E911)，其在手機(jī)撥打911號(hào)碼之后變得很有必要。911公共安全應(yīng)答點(diǎn)(PSAP)可以很容易地定位來自固定電話的報(bào)警，其地址是被自動(dòng)定位的。當(dāng)然，一個(gè)報(bào)警電話可能來自任何地方。

FCC準(zhǔn)備在2001年糾正這個(gè)問題。然而，運(yùn)營商和手機(jī)生產(chǎn)商的原因，所以最后期限延長至2005年12月31日。但是，盡管如此還是沒有全部符合要求，而導(dǎo)致許多運(yùn)營商放棄以及被罰款。

運(yùn)營商可能具有兩個(gè)解決方案，通過手機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)。手機(jī)解決方案采用內(nèi)部GPS接收器來返回定位信息給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)將該信息提供給PSAP。例如Verizon和Sprint Nextel，運(yùn)營商提供cdma2000技術(shù)，采用Qualcomm公司的芯片來實(shí)現(xiàn)這種方法。這些芯也包含了A-GPS特性。最大的問題就是說服客戶放棄其老式的手機(jī)，并購買具備新技術(shù)的新手機(jī)。

Cingular和T-Mobile選擇了其GSM網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)解決方案。它們采用被稱為上行鏈路到達(dá)時(shí)差(UTDOA)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)由TruePosition公司開發(fā)，在每個(gè)手機(jī)基站上使用被稱為位置測(cè)量單元(LMU)的專用接收器，還包含已有的天線。

U-TDOA系統(tǒng)采用類似于無線電測(cè)向三角測(cè)量的方法(見圖)。其通過測(cè)量在不同的接收器基站，信號(hào)到達(dá)時(shí)間的差別來定位手機(jī)的位置。LMU檢測(cè)信號(hào)時(shí)間，其是手機(jī)和每個(gè)LMU之間傳輸路徑距離的函數(shù)。精確的時(shí)間信息必須被用于獲得理想的精度。 

                     
大部分LMU結(jié)合了由GPS接收器在每個(gè)手機(jī)基站獲得的高精度時(shí)鐘。使用DSP，那么系統(tǒng)要與LMU的信號(hào)相匹配并決定接收時(shí)間的差值。三個(gè)LMU的測(cè)量值允許系統(tǒng)來計(jì)算手機(jī)的緯度和精度，其具有高于50 m的精度。然后信息被提交給PSAP。

U-TDOA系統(tǒng)的一個(gè)好處就是不需要任何的手機(jī)手持附加物。其也可以用于GSM手機(jī)，同較老的模擬和TDMA手機(jī)與較新的WCDMA 3G手機(jī)一樣。這一系統(tǒng)目前在全國范圍內(nèi)保留有超過50,000臺(tái)的手機(jī)基站，但超過44,000臺(tái)將在明年進(jìn)行安裝。

聯(lián)邦通訊委員會(huì)的目標(biāo)是讓運(yùn)營商采用手持解決方案在50m之內(nèi)定位911手機(jī)撥打的67%的報(bào)警電話，在150m內(nèi)定位全部報(bào)警電話的95%。在網(wǎng)絡(luò)解決方案中，運(yùn)營商應(yīng)該定位100m內(nèi)的911報(bào)警電話的67%，而300m內(nèi)是全部報(bào)警電話的95%。

其它無線技術(shù)

如果你用手機(jī)技術(shù)定位手機(jī)或其他設(shè)備，你也可以采用其他無線技術(shù)來非常好地實(shí)現(xiàn)它。例如，射頻識(shí)別(RFID)正在快速取代條形碼。大部分RFID標(biāo)簽是無源的，沒有自身的電源。然而，當(dāng)RFID閱讀器或詢問器單元發(fā)送問詢信號(hào)時(shí)，標(biāo)簽采用該信號(hào)來提供電源并發(fā)送存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)器內(nèi)的唯一電子產(chǎn)品代碼(EPC)給閱讀器。對(duì)大部分標(biāo)簽而言閱讀距離是很短的，從僅僅幾英寸到新式的UHF標(biāo)簽的數(shù)百英尺。有源RFID標(biāo)簽采用內(nèi)部電池提供電源來發(fā)送它們的代碼和位置給幾百英尺外的閱讀器。

標(biāo)簽的高成本阻礙了RFID的發(fā)展。但是目前，無源標(biāo)簽的價(jià)格在不斷下降，與此同時(shí)，閱讀距離在不斷提高。有源標(biāo)簽更加昂貴，但它們?nèi)匀恢档迷谳^大的以及較昂貴的項(xiàng)目上采用。RFID主要用于貨物追蹤、資產(chǎn)管理以及海運(yùn)和運(yùn)輸應(yīng)用。它可以追蹤動(dòng)物和人，自動(dòng)征收費(fèi)用，并在允許其使用的油泵上對(duì)所加的汽油收費(fèi)。

由于其閱讀距離較短，RFID是一項(xiàng)較難的定位技術(shù)。在理想的位置配備閱讀器網(wǎng)絡(luò)，采用某種三角測(cè)量方案在覆蓋區(qū)域內(nèi)對(duì)確定人或目標(biāo)可能獲得合理的精度。有源RFID標(biāo)簽改善了定位精度，由于其更長的閱讀距離和要求更少的閱讀器讓該系統(tǒng)可以覆蓋更大的范圍。

具備Wi-Fi功能的該項(xiàng)技術(shù)更有效。當(dāng)設(shè)計(jì)802.11無線局域網(wǎng)(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)用于無線進(jìn)入LAN以及通過熱點(diǎn)連入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，它也可以被用于追蹤筆記本電腦或其他設(shè)備。據(jù)有許多Wi-Fi入口點(diǎn)的組織可以利用它來找到特定的筆記本電腦、PC、PDA或手機(jī)。如果Wi-Fi設(shè)備出現(xiàn)在任何熱點(diǎn)范圍內(nèi)，就可以識(shí)別它的位置。

已經(jīng)有數(shù)以萬計(jì)的熱點(diǎn)在機(jī)場(chǎng)、旅館和其他公共場(chǎng)所聯(lián)機(jī)，位置已經(jīng)變得異常精確。由于許多市政Wi-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)安裝在全國的許多城市，進(jìn)一步改善了位置的可能性。G2微系統(tǒng)公司開發(fā)了一款芯片，該芯片結(jié)合了低功耗802.11b收發(fā)器加上125kHz以及用于定位應(yīng)用的新式有源標(biāo)簽的新900MHz RFID電路。

定位技術(shù)可以采用許多新的形式。來自eTelemetry公司的系統(tǒng)由硬件和軟件組成，這些硬件和軟件用于識(shí)別交換端口、部門、物理地址以及分配給每個(gè)IP地址的人的電話數(shù)量。它可以將網(wǎng)絡(luò)管理反饋用來定位網(wǎng)絡(luò)故障，決定誰來使用最大的帶寬，并且處理其他的監(jiān)控應(yīng)用。

事實(shí)上，定位技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生了一個(gè)被稱為實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(RTLS)的全新行業(yè)。它采用RFID和Wi-Fi或者其他技術(shù)創(chuàng)建無線系統(tǒng)，以此在任何時(shí)間來定位在人或物上的小型電子設(shè)備。通過采用RFID閱讀器陣列和Wi-Fi接入點(diǎn)，它可能通過位置范圍來覆蓋確定的區(qū)域。

可能的地點(diǎn)包括醫(yī)院、主題公園、停車場(chǎng)、工廠和倉庫以及郵局或其他海運(yùn)設(shè)施。調(diào)查公司IDTechEx預(yù)測(cè)該行業(yè)將在2016年增加到27.1億美元。該技術(shù)的核心不僅包括無線硬件，而且包含可以收集并明確由閱讀器收集的全部標(biāo)簽和其它數(shù)據(jù)意義的軟件。

基于位置的信息服務(wù)(LBS)

在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖昧巳绱司薮蟮亩ㄎ幌到y(tǒng)，運(yùn)營商已經(jīng)考慮如何可以對(duì)其強(qiáng)制性的投資獲得商業(yè)回報(bào)。手機(jī)運(yùn)營商對(duì)補(bǔ)償E911要求的巨大投資的方式有著極大的興趣。但是，這些LBS又如何呢？“門衛(wèi)”服務(wù)將會(huì)在餐廳、商場(chǎng)或無論什么地方進(jìn)行識(shí)別。它可以使消費(fèi)者隨時(shí)就近找到服務(wù)設(shè)施。當(dāng)你經(jīng)過一家餐廳或商店的時(shí)候，它甚至可以廣播廣告，但這可能會(huì)引發(fā)相關(guān)問題。LBS行業(yè)尚未完全建立，但一旦E911服務(wù)接近完全實(shí)施，它就會(huì)立即開始行動(dòng)。