一種基于定位業(yè)務的實時路況分享系統(tǒng)研究

張紀偉 張君

1定位業(yè)務的基礎知識與原理

定位業(yè)務即LBS(Location Based Service，基于位置的業(yè)務)，是指通過移動網絡特定的定位技術獲取移動終端的地理位置信息(經緯度坐標)，將其提供給移動用戶本人、通信系統(tǒng)或第三方，并借助地圖信息的支持，為移動用戶提供與其位置相關的呼叫或非呼叫類業(yè)務。定位業(yè)務也被稱為LCS(Location Service，移動位置業(yè)務)，相比LBS而言，LCS包括定位管理在內的定位技術本身，而LBS更多地是指基于LCS開展的各種用戶可以使用或訂購的具體業(yè)務。國內的運營商基本都已開展了不同類型的定位增值業(yè)務，如小區(qū)短信、位置搜索、人身安全和緊急救助等。

根據(jù)請求發(fā)起方的不同，定位業(yè)務可以分為終端始發(fā)定位請求(MO-LR)、終端終止定位請求(MT—LR)和網絡觸發(fā)定位請求(NI—LR)。MO-LR是指由移動終端通過空中接口向定位管理系統(tǒng)直接發(fā)起的定位請求，用于移動終端直接向定位管理系統(tǒng)確定自己的位置；MT-LR是指移動終端用戶通過短消息、多媒體消息或WAP瀏覽方式接入到定位業(yè)務提供商(SP)，由SP向移動定位中心(MPC)發(fā)起，獲得結果后，SP對終端位置信息加工后再通過各種接入方式下發(fā)到移動終端用戶，MT-LR請求方式是最為普遍的，因為LCS可以基于運營商網絡的定位能力開發(fā)各種具體應用，而用戶可以通過各種定位業(yè)務接入方式明確自己的定位請求；Nl-LR是指從正在為移動終端提供服務的PLMN(PublicLand Mobile Network，公共陸地移動網絡)內部發(fā)出的對移動終端的定位請求，主要應用于支持對緊急呼叫發(fā)起方的定位。當前主要的定位方法包括Cell ID、Cell ID+RTT、OTDOA、A-GPS等，較多使用的是通過A-GPS和OTDOA組合的定位方法，提高終端定位精度。目前開展的定位增值業(yè)務多采用MT-LR的請求方式、A-GPS+OTDOA的定位模式，并結合地理信息系統(tǒng)(G IS)，配合相應的業(yè)務管理平臺來共同組合形成定位業(yè)務。

2基于定位業(yè)務的實時路況系統(tǒng)

2.1實時路況系統(tǒng)的系統(tǒng)架構

大屏幕智能手機軟件功能的增強、移動互聯(lián)網接入環(huán)境的改善、移動定位速度和精度的提高以及寬帶城市、智慧交通等相關設施建設，使基于定位業(yè)務的實時路況分享系統(tǒng)的實現(xiàn)成為可能。實時路況分享系統(tǒng)由智能手機終端軟件、實時路況分享服務器、城市交通地圖GIS服務器、移動定位中心等設備組成。作為一種手機增值業(yè)務，系統(tǒng)能將獲知的當前城市實時路況信息及時展示和標注在智能手機界面的地圖上，通過語音或標題字幕提示使用者，為車主或其他對路況信息有需求的手機用戶提供服務。

用戶手機需下載安裝城市的實時路況手機終端軟件，并向運營商訂購開通實時路況定位業(yè)務。用戶在本城市行車或行走路途中，可通過短信或實時消息分享自己的路況信息，如某路口車輛積壓過多或存在障礙、修路、車禍等路況時，手機用戶可通過短信或實時消息將自己的路況向實時路況服務器匯報。實時路況服務器在收到短信或實時消息后，通過與移動定位中心、移動交換中心的信息交互，結合用戶發(fā)來的信息中內容，定位出用戶經緯度坐標，發(fā)給城市地圖GIS系統(tǒng)，GIS系統(tǒng)在監(jiān)控界面圖層上將路況信息有效標注，并將路況信息和路況點位置信息保存在自身數(shù)據(jù)庫中。手機終端軟件定時(例如每隔兩分鐘)向GlS服務器請求當前實時路況信息數(shù)據(jù)，GIS服務器將路況的位置、路況說明等數(shù)據(jù)返回給手機終端軟件。手機終端軟件收到路況信息后，在手機地圖上標注并通過標題字幕、語音等提示用戶，便于使用者獲知路況信息并選擇路徑。實時路況服務器同時還提供手工路況信息錄入接口，實時路況管理人員從交管、市政、廣播媒體等其他部門獲得實時路況信息，通過在地圖上標注，獲得準確的經緯度信息，將此信息發(fā)送給GIS服務器標注和保存。系統(tǒng)的組成結構如圖1所示：

2.2實時路況系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程

手機客戶端軟件登錄實時路況服務器成功后，手機軟件與實時路況新系統(tǒng)中的GIS服務器進行數(shù)據(jù)交互，獲取最新的路況信息。行車或行走過程中，手機終端依靠A-GPS和移動基站共同定位自身位置，手機客戶端軟件地圖中可顯示出手機用戶的運動軌跡，用戶可通過短信或實時消息分享自己運動過程中觀察到的路況信息。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖如圖2所示：

智能手機用戶下載并安裝的實時路況手機客戶端軟件包中含有GlS城市地圖，地圖版本與實時路況系統(tǒng)中GIs服務器的地圖版本一致。手機客戶端軟件支持And roid、iPhone、Symbian、WP7等智能手機操作系統(tǒng)。結合圖2，手機客戶端軟件運行后，與實時路況服務器、實時路況GIS服務器等的數(shù)據(jù)交互流程描述如下：

(1)用戶訂購實時路況業(yè)務成功后，運行手機實時路況客戶端軟件，以手機號碼為登錄用戶，用戶設定的密碼為登錄密碼，向實時路況服務器發(fā)送登錄請求。

(2)實時路況服務器收到用戶的登錄請求后，進行訂購關系認證和用戶手機軟件版本核對，確定用戶是否訂購了實時路況服務，如果用戶未訂購實時路況增值服務，則返回登錄失敗，并告知用戶須先訂購此業(yè)務，提示訂購方式；如果用戶手機軟件版本與實時路況服務器系統(tǒng)中支持的當前軟件版本不一致，則返回登錄失敗并提示用戶進行版本升級。

(3)用戶訂購關系認證通過后，實時路況服務器向移動定位中心(MPC)發(fā)起此用戶的LCS參數(shù)請求。

(4)移動定位中心(MPC)向位置寄存器(HLR)發(fā)起LCS參數(shù)請求。

(5)位置寄存器(HLR)向移動定位中心(MPC)返回響應信息，響應信息中包含此用戶所在小區(qū)的位置信息以及當前的移動交換中心(MSC)標識。

(6)移動定位中心(MPC)收到位置寄存器(HLR)返回的響應信息后，將此數(shù)據(jù)返回給實時路況服務器。

(7)實時路況服務器將用戶當前所在小區(qū)的位置數(shù)據(jù)、GIS服務器地址、訂購關系認證成功等信息返回給用戶手機終端。

(8)手機終端通過移動網絡將當前小區(qū)位置發(fā)送給移動網絡中的位置服務器(AGPS)。

(9)位置服務器(AGPS)根據(jù)當前小區(qū)位置查詢該區(qū)域當前可用的衛(wèi)星信息(包括衛(wèi)星的頻段、方位、仰角等相關信息)，并返回給手機終端。

(10)手機中的GPS接收器根據(jù)得到的可用衛(wèi)星信息，可以快速找到當前可用的GPS衛(wèi)星接收GPS信號，GPS初始化過程結束。

(11)手機終端將處理后的GPS信息(偽距信息)發(fā)送給位置服務器(AGPS)。

(12)位置服務器(AGPS)根據(jù)偽距信息，并結合其他途徑(基站定位、參考GPS定位等)得到的輔助定位信息，計算出最終的位置坐標返回給手機終端，終

端軟件再將位置在手機的地圖圖層中標注出來。

(13)手機登錄實時路況服務器成功后，手機客戶端軟件將主動向實時路況系統(tǒng)中的GIS服務器發(fā)起獲取當前路況數(shù)據(jù)請求。

(14)實時路況GIS服務器把當前GlS數(shù)據(jù)庫中已標注的當前實時路況數(shù)據(jù)信息返回給手機客戶端。手機客戶端在本手機終端中將GIS服務器返回的數(shù)據(jù)信息在本手機地圖圖層上進行標注，對于成功標注的信息，手機終端軟件上可通過標題字幕或語音告知用戶。

(15)當用戶發(fā)現(xiàn)有實時路況信息，可分享此實時路況信息給實時路況服務器系統(tǒng)。手機用戶可通過短信或實時消息向實時路況服務器發(fā)起實時路況分享請求，如在用戶運動軌跡某點上，在手機終端軟件信息輸入欄中直接輸入“大明路中和橋路口，因車禍，由南向北車輛大量積壓”，發(fā)送的數(shù)據(jù)信息中附帶有用戶手機當前的GPS位置數(shù)據(jù)。

(16)實時路況服務器收到用戶分享的路況數(shù)據(jù)請求后，將手機的GPS偽距信息發(fā)送給位置服務器(AGPS)。

(17)GPS服務器根據(jù)偽距信息，并結合其他途徑(基站定位、參考GPS定位等)得到的輔助定位信息，計算出最終的位置坐標返回給實時路況服務器。

(18)實時路況服務器根據(jù)AGPS返回的數(shù)據(jù)，結合用戶所發(fā)消息中描述的位置信息，發(fā)送給地理信息服務系統(tǒng)GIS服務器。

(19)GJs服務器綜合上述位置數(shù)據(jù)，定位出路況位置，在GIS地圖圖層上進行標注，并在此標注點的備注信息中填寫用戶上報的路況信息，同時將此路況的完整信息(上報時間、準確位置、路況詳情、數(shù)據(jù)來源等)保存在GIS服務器的實時路況服務器中，之后返回給實時路況服務器，路況信息記錄成功。

(20)實時路況服務器返回給手機客戶端軟件響應信息，告知路況信息分享成功。

(21)手機客戶端軟件定時(默認為兩分鐘)向GlS服務器發(fā)起當前實時路況信息獲取消息。

(22)GIs服務器將當前數(shù)據(jù)庫中的實時路況數(shù)據(jù)及時返回給手機客戶端軟件，手機客戶端根據(jù)返回的路況信息更新、更正手機終端中當前路況數(shù)據(jù)。對于新增或更新的路況信息，以標題字幕或語音提示給用戶；對于刪除或失效的路況信息，及時在圖層標注上刪除。

通過上述流程，手機用戶分享的實時路況數(shù)據(jù)能夠及時上送到實時路況系統(tǒng)，實時路況系統(tǒng)也能將當天路況信息及時分享到所有訂購此業(yè)務的手機終端用戶手機界面上。手機用戶可根據(jù)當前的實時路況信息及時進行路線選擇。

進入實時路況服務器的每一條路況信息都必須進行失效期的設定。當路況信息進入GIS服務器數(shù)據(jù)庫中時，根據(jù)路況信息中的關鍵字會默認設定一個以分鐘為單位的失效時間，當失效時間到時，此路況數(shù)據(jù)會自動從GIS服務器數(shù)據(jù)庫中刪除，避免用戶被已經不存在的路況信息干擾。用戶也可以通過主動路況分享消除GIS服務器中已有的路況信息。對于同一路段、不同用戶分享的同一路況信息，實時路況分享系統(tǒng)不能進行重復記錄顯示，必須根據(jù)位置信息和描述信息關鍵字進行篩選，否則用戶可能接收到單一重復的路況信息。實時路況分享系統(tǒng)對用戶分享的實時路況信息，根據(jù)其中的關鍵字在GIS服務器路況數(shù)據(jù)庫中進行檢索，如果檢索到已有此路況信息，且仍處于有效期內，將不再標注和保存。

手機終端軟件請求實時路況信息時可配置實時信息范圍，如用戶僅關心自己位置周邊5公里左右的實時路況信息，通過手機終端軟件上參數(shù)的設置，手機終端軟件僅向實時路況服務系統(tǒng)請求自己位置周邊5公里的實時路況信息。鼓勵用戶分享實時路況信息，是保證第一時間獲取路況信息的重要途徑。增加有獎性與趣味性，是實時路況系統(tǒng)運營時需要考慮的。

2.3手機終端軟件的易用性要求

手機客戶端軟件在系統(tǒng)中有著非常重要的作用。用戶愿意使用且樂于分享實時路況信息，是實時路況信息的重要來源之一。手機終端界面上的路況信息能準確及時展示更新、方便有效地告知用戶，是用戶樂于使用的重要因素。用戶在移動過程中，在堵車或等紅燈的間隙，愿意分享自己的當前路況時，輸入實時路況信息的方便性與快捷性，是衡量終端軟件易用性的標志。輸入信息的正確性、可讀性、完整性，是實時路況系統(tǒng)數(shù)據(jù)準確性的保證。微博的迅速發(fā)展很大程度上是因為它的易用性、有趣性、分享性和關注性，手機終端軟件設計時可多參考微博的設計思路，大有裨益。

從GIS服務器同步過來的實時路況信息，除了及時在手機地圖上展示和標注外，更重要的是通過特殊方式提醒和告知用戶，手機終端軟件可通過彩色字幕、語音提示、振動等用戶設定的方式，告知用戶新標注的路況信息。

3總結與展望

移動互聯(lián)網的發(fā)展已成迅猛之勢。智能手機的普及和手機軟硬件功能的增強，使得人們越來越多地使用手機來完成諸多的應用。無線寬帶城市、光速城市等通訊設備建設，使手機上網和收發(fā)數(shù)據(jù)的速度不再是瓶頸。隨著城市規(guī)模的擴大，機動車的增多，交通路況已經是城市市民關注的焦點。結合手機定位業(yè)務、城市GIS業(yè)務的實時路況增值業(yè)務，受眾群體廣泛，增值收入可觀，是移動增值業(yè)務的一個有益方向，也是建設智能交通系統(tǒng)的一個有益嘗試。