[无线] 浅析当代 LBS 技术 LBS
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2024-02-02 19:39:28
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前段时间的手机项目中涉及到目前比较火热的 LBS 概念，以下是在工作过程中积累下来的一些资料和经验，希望对一些同行有些帮助。本文将首先介绍当代 LBS 技术的商业模式以及技术关键点，进而再分析一下目前改技术存在的缺陷和挑战，最后是总结和展望。
1> 技术简介和商业模式
基于位置的服务（Location Based Service，LBS），它是通过电信移动运营商的无线电通讯网络（如GSM网、CDMA网）或外部定位方式（如GPS）获取移动终端用户的位置信息（地理坐标，或大地坐标），在GIS（Geographic Information System，地理信息系统）平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务。
目前LBS技术在商业中的应用主要有四类：
1、 切客（Check-In）模式：主要是以Foursquare为主，还有一些国外同类服务还有Gowalla、Whrrl等，而国内则有：切客、四方、街旁、开开、多乐趣、在哪儿等。该模式的最大挑战在于要培养用户每到一个地点就会签到（Check-In）的习惯。而它的商业模式也是比较明显，可以很好地为商户或品牌进行各种形式的营 销与推广。而国内比较活跃的街旁网现阶段则更多地与各种音乐会、展览等文艺活动合作，慢慢向年轻人群推广与渗透，积累用户。
2、 游戏模式：国外的代表是MyTown，国内则是16Fun。主旨是游戏人生，可以让用户利用手机购买现实地理位置里的虚拟房产与道具，并进行消费与互动等将现实和虚拟真正进行融合的一种模式。这种模式的特点是更具趣味性，可玩性与互动性更强，比Check-In模式更具粘性，但是由于需要对现实中的房产等地点进行虚拟化设计，开发成本较高，并且由于地域性过强导致覆盖速度不可能很快。在商业模式方面，除了借鉴Check-In模式的联合商家营销外，还可提供增值服务，以及类似第二人生（Second-Life）的植入广告等。
3、 生活服务型：以点评网或者生活信息类网站与地理位置服务结合的模式，代表大众点评网、*的“折扣王”等。主要体验在于工具性的实用特质，问题在于信息量的积累和覆盖面需要比较广泛。除此之外，LBS也渐渐渗透到旅游、票务、信用卡等日常生活服务的方方面面，使我们的生活更加便利与时尚。
4、 电子商务型：在这个领域，美国的GroupTabs给我们带来了新的想象，GroupTabs的用户到一些本地的签约商家，比如一间酒吧，到达后使用GroupTabs的手机应用进行Check-In。当Check-In的数量到达一定数量后，所有进行过Check-In的用户就可以得到一定的折扣或优惠。另外，也有一些服务商利用LBS进行优惠信息推送，与商户、用户一起获得“三赢”的好处。
2> 如何定位坐标
目前不管是Android还是IPhone，都有系统原生的API来获取用户当前的位置坐标信息。而定位方式一般分为：GPS定位、基站定位两种。这两种定位方式各有长短：
1、 GPS定位：优点是比较精确，根据我们内部的测试数据，平均精度在10米左右，另外还包含高度信息；而缺点则是信息返回比较慢，定位时间往往在几十秒到几分钟不等。
2、 基站定位：优点是返回速度快，一般是秒级别的，但是问题是定位不够精确，据我们内部的测试数据，平均精度在500米左右。
另外，对于Android和IPhone系统来说对于定位的算法也有区别：
1、 对于Android来说：可以使用API分别计算出GPS位置和基站定位位置，也可以自己编程实现最优算法，比较灵活；基于节省带宽和为用户省电的出发点考虑，我们在定位算法的设计上，我们首先应该制定一个比较合理的精度值，然后结合返回时间的长短，实现一套最优的算法。
2、 对于Iphone来说：可以根据自定义的精度来返回最佳的定位信息，当然越精确的数据返回的时间就会越长，我们可以根据具体的需求来制定一个比较合理的精度值。
此外，由于Iphone4之后的机型都自带陀螺仪，因此只要用户之前上过一段时间的GPS，就算之后没有GPS信号了，也可以根据陀螺仪提供的运动轨迹模拟计算出用户目前的所在位置，据测试这个值还是很准的，而Android的机型比较多，据说在2.3之后的机型里面也会慢慢的配上陀螺仪，但是基于兼容性考虑，我们还是要多考虑老款的机型。
3> 结合地图应用
目前有几个比较好的选择，都可通过SDK嵌入到程序中去：
1、 Google地图API：http://code.google.com/intl/zh-CN/apis/maps/
2、 Mapbar地图API：http://open.mapbar.com/
3、 Mapabc地图API：http://code.mapabc.com/
以上地图服务的功能甚至API调用都非常类似，对目前我们需要的功能列举说明如下：
1、 地图移动以及缩放功能：都有。
2、 根据经纬度定位功能：都有。
3、 添加/显示标注功能：都有。
4、 POI查询功能：只有Mapbac提供。
5、 精确地理位置信息：只有Mapabc提供。
总结如下：其中前者可以作为国际地图服务的选择，而后两者比较适合国内服务。Mapbar的界面比较美观点，但是功能有限（很多功能需要基于商务合作），而且暂时没有iOS版的；Mapabc界面普通点，但是免费功能比较多，不但提供精确位置查询，还有免费的POI查询接口（虽然数据比较旧），如果需要最新的数据估计也需要通过商务合作的方式。
4> 当代技术的缺陷和挑战
任何一种先进的技术，都不会是完美的。如果等到技术完美了再去做应用的话，那么这个应用的市场早就被别人占领了。应用和技术之间的关系在于，到底是新技术产生推动新的应用模式，还是新的应用模式需要更新的技术。下面我们来了解一下现在LBS技术的一些主要问题并探讨一下比较可行的解决方案。这对我们在这个领域的研究工作还是有很大意义的。
4.1、精确定位问题
既然是LBS，那么定位肯定是越精确越好。单从GPS技术来看，其本身的精度还是很高的，但是我们现在使用的是美国的GPS民用信号，这种技术的最高精度，也就是十几米。这种误差分为两个方面，第一是美国人故意放进去的，是一个偏移量。而在GPS技术最早引入国内的时候，当时的工程师其实是想到了一些提高精确度的办法的：那就是在城市中最高的地标建筑物上，通常是电视塔里面，安装一个校正信号发射器。遗憾的是，后来这个方案没有得意实施，主要是为了国家安全方面的考虑（无解了）。目前网络上能找到一些偏移量的纠正算法，不过是否准确合适还有待检验。
好在就我们目前内部的测试结果来看，GPS定位的平均精度在10米左右，应该说已经是相当精确了，而对于我们目前的Gamelive项目来说，如此的精度也基本上足够了，因为我们主要需要获取的是用户周围区域内的玩家，可以允许有一定的误差在里面。
另外，按照我们内部的测试，经纬度变化0.0009相差100米，目前Map API的一般精度在E6，也就是0.11米。
4.2、室内定位问题
现代都市人，大部分生活都是在室内的。但是GPS信号在室内是收不到的。那么在室内，特别是一栋巨大的商场内部如何定位呢，这就成了一个严重的问题。而恰巧目前那些基于信息点的服务，那些信息点大多是一些商铺、餐厅。这些机构实际上是信息点服务的现金支付者，如果他们吸引不到用户，那么他们就不会向LBS服务商支付费用，最终就会导致这种服务体系的崩溃。大部分LBS应用只能知道，现在用户在这座大楼里面，但是具体在什么位置，就不得而知了。
现在部分比较新的手机厂商通过陀螺仪来解决这个问题，这确实是一个不错的解决方案。实际上现代陀螺仪已经是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它可以根据需要，提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号，而且定位非常精确，确实是LBS技术一个良好的补充。
据了解目前Iphone4上已经配备了陀螺仪，而Android2.3以上的部分设备上也有配备，而系统给我们返回的定位信息已经自动矫正优化过的了，所以相信以后的LBS室内定位应该不会有什么大问题。但是就目前阶段，我们还须考虑到不同设备的问题。
4.3、设备耗电量问题
定位服务耗电这是众所周知的事情了，所以我们一定要设置一个比较合理的周期来做这个事情，目前1-5分钟定位一次是比较合理的范围。
5> 总结和展望
通过我们团队的分析，目前可以预见的是，随着无线终端日渐强大，LBS 技术也将会日渐成熟，进而深入到人们日常生活中去。来自艾媒市场咨询的数据显示：2010年中国位置服务行业市场规模有望达到9.98亿人民币，预计到2013年，中国LBS个人“切客”应用市场总体规模将近百亿。而尽早掌握这个领域的技术和资源是我们目前工作的重中之重。
1> 技术简介和商业模式
基于位置的服务（Location Based Service，LBS），它是通过电信移动运营商的无线电通讯网络（如GSM网、CDMA网）或外部定位方式（如GPS）获取移动终端用户的位置信息（地理坐标，或大地坐标），在GIS（Geographic Information System，地理信息系统）平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务。
目前LBS技术在商业中的应用主要有四类：
1、 切客（Check-In）模式：主要是以Foursquare为主，还有一些国外同类服务还有Gowalla、Whrrl等，而国内则有：切客、四方、街旁、开开、多乐趣、在哪儿等。该模式的最大挑战在于要培养用户每到一个地点就会签到（Check-In）的习惯。而它的商业模式也是比较明显，可以很好地为商户或品牌进行各种形式的营 销与推广。而国内比较活跃的街旁网现阶段则更多地与各种音乐会、展览等文艺活动合作，慢慢向年轻人群推广与渗透，积累用户。
2、 游戏模式：国外的代表是MyTown，国内则是16Fun。主旨是游戏人生，可以让用户利用手机购买现实地理位置里的虚拟房产与道具，并进行消费与互动等将现实和虚拟真正进行融合的一种模式。这种模式的特点是更具趣味性，可玩性与互动性更强，比Check-In模式更具粘性，但是由于需要对现实中的房产等地点进行虚拟化设计，开发成本较高，并且由于地域性过强导致覆盖速度不可能很快。在商业模式方面，除了借鉴Check-In模式的联合商家营销外，还可提供增值服务，以及类似第二人生（Second-Life）的植入广告等。
3、 生活服务型：以点评网或者生活信息类网站与地理位置服务结合的模式，代表大众点评网、*的“折扣王”等。主要体验在于工具性的实用特质，问题在于信息量的积累和覆盖面需要比较广泛。除此之外，LBS也渐渐渗透到旅游、票务、信用卡等日常生活服务的方方面面，使我们的生活更加便利与时尚。
4、 电子商务型：在这个领域，美国的GroupTabs给我们带来了新的想象，GroupTabs的用户到一些本地的签约商家，比如一间酒吧，到达后使用GroupTabs的手机应用进行Check-In。当Check-In的数量到达一定数量后，所有进行过Check-In的用户就可以得到一定的折扣或优惠。另外，也有一些服务商利用LBS进行优惠信息推送，与商户、用户一起获得“三赢”的好处。
2> 如何定位坐标
目前不管是Android还是IPhone，都有系统原生的API来获取用户当前的位置坐标信息。而定位方式一般分为：GPS定位、基站定位两种。这两种定位方式各有长短：
1、 GPS定位：优点是比较精确，根据我们内部的测试数据，平均精度在10米左右，另外还包含高度信息；而缺点则是信息返回比较慢，定位时间往往在几十秒到几分钟不等。
2、 基站定位：优点是返回速度快，一般是秒级别的，但是问题是定位不够精确，据我们内部的测试数据，平均精度在500米左右。
另外，对于Android和IPhone系统来说对于定位的算法也有区别：
1、 对于Android来说：可以使用API分别计算出GPS位置和基站定位位置，也可以自己编程实现最优算法，比较灵活；基于节省带宽和为用户省电的出发点考虑，我们在定位算法的设计上，我们首先应该制定一个比较合理的精度值，然后结合返回时间的长短，实现一套最优的算法。
2、 对于Iphone来说：可以根据自定义的精度来返回最佳的定位信息，当然越精确的数据返回的时间就会越长，我们可以根据具体的需求来制定一个比较合理的精度值。
此外，由于Iphone4之后的机型都自带陀螺仪，因此只要用户之前上过一段时间的GPS，就算之后没有GPS信号了，也可以根据陀螺仪提供的运动轨迹模拟计算出用户目前的所在位置，据测试这个值还是很准的，而Android的机型比较多，据说在2.3之后的机型里面也会慢慢的配上陀螺仪，但是基于兼容性考虑，我们还是要多考虑老款的机型。
3> 结合地图应用
目前有几个比较好的选择，都可通过SDK嵌入到程序中去：
1、 Google地图API：http://code.google.com/intl/zh-CN/apis/maps/
2、 Mapbar地图API：http://open.mapbar.com/
3、 Mapabc地图API：http://code.mapabc.com/
以上地图服务的功能甚至API调用都非常类似，对目前我们需要的功能列举说明如下：
1、 地图移动以及缩放功能：都有。
2、 根据经纬度定位功能：都有。
3、 添加/显示标注功能：都有。
4、 POI查询功能：只有Mapbac提供。
5、 精确地理位置信息：只有Mapabc提供。
总结如下：其中前者可以作为国际地图服务的选择，而后两者比较适合国内服务。Mapbar的界面比较美观点，但是功能有限（很多功能需要基于商务合作），而且暂时没有iOS版的；Mapabc界面普通点，但是免费功能比较多，不但提供精确位置查询，还有免费的POI查询接口（虽然数据比较旧），如果需要最新的数据估计也需要通过商务合作的方式。
4> 当代技术的缺陷和挑战
任何一种先进的技术，都不会是完美的。如果等到技术完美了再去做应用的话，那么这个应用的市场早就被别人占领了。应用和技术之间的关系在于，到底是新技术产生推动新的应用模式，还是新的应用模式需要更新的技术。下面我们来了解一下现在LBS技术的一些主要问题并探讨一下比较可行的解决方案。这对我们在这个领域的研究工作还是有很大意义的。
4.1、精确定位问题
既然是LBS，那么定位肯定是越精确越好。单从GPS技术来看，其本身的精度还是很高的，但是我们现在使用的是美国的GPS民用信号，这种技术的最高精度，也就是十几米。这种误差分为两个方面，第一是美国人故意放进去的，是一个偏移量。而在GPS技术最早引入国内的时候，当时的工程师其实是想到了一些提高精确度的办法的：那就是在城市中最高的地标建筑物上，通常是电视塔里面，安装一个校正信号发射器。遗憾的是，后来这个方案没有得意实施，主要是为了国家安全方面的考虑（无解了）。目前网络上能找到一些偏移量的纠正算法，不过是否准确合适还有待检验。
好在就我们目前内部的测试结果来看，GPS定位的平均精度在10米左右，应该说已经是相当精确了，而对于我们目前的Gamelive项目来说，如此的精度也基本上足够了，因为我们主要需要获取的是用户周围区域内的玩家，可以允许有一定的误差在里面。
另外，按照我们内部的测试，经纬度变化0.0009相差100米，目前Map API的一般精度在E6，也就是0.11米。
4.2、室内定位问题
现代都市人，大部分生活都是在室内的。但是GPS信号在室内是收不到的。那么在室内，特别是一栋巨大的商场内部如何定位呢，这就成了一个严重的问题。而恰巧目前那些基于信息点的服务，那些信息点大多是一些商铺、餐厅。这些机构实际上是信息点服务的现金支付者，如果他们吸引不到用户，那么他们就不会向LBS服务商支付费用，最终就会导致这种服务体系的崩溃。大部分LBS应用只能知道，现在用户在这座大楼里面，但是具体在什么位置，就不得而知了。
现在部分比较新的手机厂商通过陀螺仪来解决这个问题，这确实是一个不错的解决方案。实际上现代陀螺仪已经是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它可以根据需要，提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号，而且定位非常精确，确实是LBS技术一个良好的补充。
据了解目前Iphone4上已经配备了陀螺仪，而Android2.3以上的部分设备上也有配备，而系统给我们返回的定位信息已经自动矫正优化过的了，所以相信以后的LBS室内定位应该不会有什么大问题。但是就目前阶段，我们还须考虑到不同设备的问题。
4.3、设备耗电量问题
定位服务耗电这是众所周知的事情了，所以我们一定要设置一个比较合理的周期来做这个事情，目前1-5分钟定位一次是比较合理的范围。
5> 总结和展望
通过我们团队的分析，目前可以预见的是，随着无线终端日渐强大，LBS 技术也将会日渐成熟，进而深入到人们日常生活中去。来自艾媒市场咨询的数据显示：2010年中国位置服务行业市场规模有望达到9.98亿人民币，预计到2013年，中国LBS个人“切客”应用市场总体规模将近百亿。而尽早掌握这个领域的技术和资源是我们目前工作的重中之重。
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