位置，位置，還是位置！它是一個決定性的因素，是它涉及到了不動產(chǎn)還是簡單地表示你現(xiàn)在站在哪里。通過技術來判定位置并不是一個新的概念。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，雷達已經(jīng)在軍事行動中是必不可少的。目前，事情反過來了。當你的技術可以判定你自己位置的時候，會發(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程導航系統(tǒng)(Loran，羅蘭系統(tǒng))。以及也已經(jīng)運作過一段時間的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)以百計的民用設備，并且其正在成為許多新的商業(yè)定位技術系統(tǒng)的核心。
GPS 101
事實上，GPS是龐大的定位技術。其24顆衛(wèi)星工作在位于六個傾角與赤道為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。每顆衛(wèi)星廣播信號在微波L頻段(1.57542和1.2276GHz)，其包含了代碼和時間信息，全部信息可以被位于地球任何地方的接收器獲取。
在任何時候，四至六顆空中衛(wèi)星允許接收器選擇三至四個信號用于計算，依次產(chǎn)生緯度、經(jīng)度、海拔高度以及速度信息。因為該信號被同步到衛(wèi)星上裝載的原子鐘，它們提供超高精度的時間信息。
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)大隊第2空間行動中隊進行維護。軍用GPS用于導航、搜索和救援，以及炸彈和導彈的精確瞄準。民用包括導航、測量以及手機定位等。
美國海岸警衛(wèi)隊的NAVCEN負責海岸警衛(wèi)隊海上差分GPS(DGPS)服務，其由兩個控制中心和超過60個遠程廣播站點組成。它在海上無線電信標頻率廣播校正信號來改善GPS得出位置的精度。號稱在全部確認的覆蓋范圍內(nèi)具有10m的精度。然而，通常DGPS位置的定位誤差在1到3米，極大地增強了海港入口和進港導航。此外，使用DGPS需要一個專用的接收器。
一項新版本的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，甚至當其在衛(wèi)星無法達到的地方時也可以定位。一般，大多數(shù)GPS接收器不能獲取室內(nèi)信號或在城市的“峽谷”中獲取信號。
在許多具備Enhanced 911法案所要求功能的新式手機中采用了A-GPS。在本地手機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)絡發(fā)送給可以使用GPS的手機。這最終加速捕獲和計算時間。起初，這些復雜的GPS接受器每個成本數(shù)千美元。目前，你可以花費少于200美元購買到基本的衛(wèi)星接收器。而且，半導體生產(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功能植入到其他項目中去。這已經(jīng)能夠使GPS用途擴大到廣泛的定位服務中去。
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，誰會隨身帶著有坐標的地圖呢？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屏幕顯示了標明你所在位置當前區(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候，它們是絕對必要的。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。
某些手機公司也提供GPS地圖定位服務。Verizon的VZ導航服務價格是10美元/月。將你的手機用作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格提供相似的服務。所有運營商都提供具備GPS接收器功能的高端手機，這是由于聯(lián)邦通訊委員會Enhanced 911法案的要求。你也可以在你自己的智能手機上安裝類似ALK CoPilot LIVE、Destinator SP和TomTom Navigator 5等的導航軟件。
某些運營商甚至提供相似的服務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。Sprint公司的家庭定位器(Family Locator)服務對超過四部手機以上的價格大約是10美元/月。父母使用他們自己的手機來定制該服務，這項服務會使用孩子手機附近的地址和地面標志來報告孩子的位置。它也可以發(fā)送文本信息給手機來指明受追蹤手機的位置，這是Nextel公司每月提供的一項類似的不受限制服務。Disney的移動家庭定位器服務也以類似方式運作。
定位技術的推動力
在1996年，F(xiàn)CC要求所有的手機包含只要撥打美國全國緊急服務電話911就可以定位其位置的技術。該法案被稱為Enhanced 911(E911)，其在手機撥打911號碼之后變得很有必要。911公共安全應答點(PSAP)可以很容易地定位來自固定電話的報警，其地址是被自動定位的。當然，一個報警電話可能來自任何地方。
FCC準備在2001年糾正這個問題。然而，運營商和手機生產(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，而導致許多運營商放棄以及被罰款。
運營商可能具有兩個解決方案，通過手機或者網(wǎng)絡。手機解決方案采用內(nèi)部GPS接收器來返回定位信息給網(wǎng)絡，網(wǎng)絡將該信息提供給PSAP。例如Verizon和Sprint Nextel，運營商提供cdma2000技術，采用Qualcomm公司的芯片來實現(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，并購買具備新技術的新手機。
Cingular和T-Mobile選擇了其GSM網(wǎng)絡作為網(wǎng)絡解決方案。它們采用被稱為上行鏈路到達時差(UTDOA)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)由TruePosition公司開發(fā)，在每個手機基站上使用被稱為位置測量單元(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向三角測量的方法(見圖)。其通過測量在不同的接收器基站，信號到達時間的差別來定位手機的位置。LMU檢測信號時間，其是手機和每個LMU之間傳輸路徑距離的函數(shù)。精確的時間信息必須被用于獲得理想的精度。
大部分LMU結合了由GPS接收器在每個手機基站獲得的高精度時鐘。使用DSP，那么系統(tǒng)要與LMU的信號相匹配并決定接收時間的差值。三個LMU的測量值允許系統(tǒng)來計算手機的緯度和精度，其具有高于50 m的精度。然后信息被提交給PSAP。
U-TDOA系統(tǒng)的一個好處就是不需要任何的手機手持附加物。其也可以用于GSM手機，同較老的模擬和TDMA手機與較新的WCDMA 3G手機一樣。這一系統(tǒng)目前在全國范圍內(nèi)保留有超過50,000臺的手機基站，但超過44,000臺將在明年進行安裝。
聯(lián)邦通訊委員會的目標是讓運營商采用手持解決方案在50m之內(nèi)定位911手機撥打的67%的報警電話，在150m內(nèi)定位全部報警電話的95%。在網(wǎng)絡解決方案中，運營商應該定位100m內(nèi)的911報警電話的67%，而300m內(nèi)是全部報警電話的95%。
其它無線技術
如果你用手機技術定位手機或其他設備，你也可以采用其他無線技術來非常好地實現(xiàn)它。例如，射頻識別(RFID)正在快速取代條形碼。大部分RFID標簽是無源的，沒有自身的電源。然而，當RFID閱讀器或詢問器單元發(fā)送問詢信號時，標簽采用該信號來提供電源并發(fā)送存儲在其存儲器內(nèi)的唯一電子產(chǎn)品代碼(EPC)給閱讀器。對大部分標簽而言閱讀距離是很短的，從僅僅幾英寸到新式的UHF標簽的數(shù)百英尺。有源RFID標簽采用內(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。
標簽的高成本阻礙了RFID的發(fā)展。但是目前，無源標簽的價格在不斷下降，與此同時，閱讀距離在不斷提高。有源標簽更加昂貴，但它們?nèi)匀恢档迷谳^大的以及較昂貴的項目上采用。RFID主要用于貨物追蹤、資產(chǎn)管理以及海運和運輸應用。它可以追蹤動物和人，自動征收費用，并在允許其使用的油泵上對所加的汽油收費。
由于其閱讀距離較短，RFID是一項較難的定位技術。在理想的位置配備閱讀器網(wǎng)絡，采用某種三角測量方案在覆蓋區(qū)域內(nèi)對確定人或目標可能獲得合理的精度。有源RFID標簽改善了定位精度，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功能的該項技術更有效。當設計802.11無線局域網(wǎng)(WLAN)標準用于無線進入LAN以及通過熱點連入互聯(lián)網(wǎng)時，它也可以被用于追蹤筆記本電腦或其他設備。據(jù)有許多Wi-Fi入口點的組織可以利用它來找到特定的筆記本電腦、PC、PDA或手機。如果Wi-Fi設備出現(xiàn)在任何熱點范圍內(nèi)，就可以識別它的位置。
已經(jīng)有數(shù)以萬計的熱點在機場、旅館和其他公共場所聯(lián)機，位置已經(jīng)變得異常精確。由于許多市政Wi-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)絡已經(jīng)安裝在全國的許多城市，進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，該芯片結合了低功耗802.11b收發(fā)器加上125kHz以及用于定位應用的新式有源標簽的新900MHz RFID電路。
定位技術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別交換端口、部門、物理地址以及分配給每個IP地址的人的電話數(shù)量。它可以將網(wǎng)絡管理反饋用來定位網(wǎng)絡故障，決定誰來使用最大的帶寬，并且處理其他的監(jiān)控應用。
事實上，定位技術的發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生了一個被稱為實時定位系統(tǒng)(RTLS)的全新行業(yè)。它采用RFID和Wi-Fi或者其他技術創(chuàng)建無線系統(tǒng)，以此在任何時間來定位在人或物上的小型電子設備。通過采用RFID閱讀器陣列和Wi-Fi接入點，它可能通過位置范圍來覆蓋確定的區(qū)域。
可能的地點包括醫(yī)院、主題公園、停車場、工廠和倉庫以及郵局或其他海運設施。調(diào)查公司IDTechEx預測該行業(yè)將在2016年增加到27.1億美元。該技術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簽和其它數(shù)據(jù)意義的軟件。
基于位置的信息服務(LBS)
在適當?shù)奈恢梅胖昧巳绱司薮蟮亩ㄎ幌到y(tǒng)，運營商已經(jīng)考慮如何可以對其強制性的投資獲得商業(yè)回報。手機運營商對補償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)”服務將會在餐廳、商場或無論什么地方進行識別。它可以使消費者隨時就近找到服務設施。當你經(jīng)過一家餐廳或商店的時候，它甚至可以廣播廣告，但這可能會引發(fā)相關問題。LBS行業(yè)尚未完全建立，但一旦E911服務接近完全實施，它就會立即開始行動。
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