7期 周傲英等：基于位置的服务：架构与进展 1157 同意和用户事先未同意两个子类.用户事先同意的 服务通常是通过向服务提供商订阅(subscription) 2 定位技术 实现，比如：用户订阅根据当前位置提供天气预报信 息的服务，当用户从上海到达北京时，服务提供商就 基于位置的服务的基础是高质量地获取位置信 将北京的天气资料发给该用户，用户未事先同意的 息.定位技术主要有3类：卫星定位技术、基于网络 服务一般指的是广告投递服务，比如：服务提供商将 的定位技术和感知定位技术，卫星定位技术是指利 某商场的促销信息发送给周边的用户. 用太空中的人造卫星对移动对象进行定位，典型代 根据服务对象的不同，LBS又可以分为特定服 表是GPS.基于网络的定位技术是指利用网络基站 务和通用服务.特定服务是指为特定人群或特定地 (或者接入点)等基础设施对移动对象进行定位，当 区提供的服务，例如医院的残疾人跟踪服务、景点的 移动终端被某一网络覆盖区域感知时，由网络基站 自助导游服务等.特定服务需要服务提供商维护特 或控制点计算出该移动终端的位置，典型代表是移 定数据集合，比如旅游景点的相关信息.通用服务是 动通信网络（如GSM,CDMA等）.感知定位技术指 指通信提供商对其所有用户提供的通用服务，OGC 在指定空间内部署传感器，当移动对象进入传感器 (Open Geospatial Consortium)OpenLS(Open 的检测区域时，则能判定该对象的位置，典型代表是 Location Services)标准规定了6种基本的通用服 无线射频识别技术(RFID). 务：目录服务、网关服务、位置工具（地理编码和反地 卫星定位技术.目前在室外空间最为广泛使用的 理编码)服务、显示服务、路径服务和导航服务 卫星定位技术是GPS(Global Positioning System). 根据服务处理技术的不同，LBS又可以分为快 GPS全球定位系统是由美国国防部于1978年设计 照查询服务(snapshot queries)和连续查询服务 研制的，起初只用于军事用途[).美国于2000年全 (continuous queries).快照查询服务根据查询条件， 面放开GPS对普通民众的使用权限，使得GPS广 一次执行，返回结果；连续查询根据移动对象的位置 泛应用于民用交通导航.类似定位系统有欧洲的伽 变换信息持续更新查询结果，通常情况下，推送服务 利略系统、俄罗斯的GLONASS系统.我国也已经 通过连续查询来实现」 实验开发了北斗1定位系统，北斗2定位系统正在 目前已经有一些LBS相关技术的综述文献. 研究中.GPS能将终端的位置限制在经度、纬度、 D'Roza和Bilchevl)总结了LBS中常见的室外定位 高度组成的三维坐标系统内，其它改进型技术还 包括差分GPS技术和辅助GPS技术等.差分GPS 技术，综述了LBS中数据传递的格式和协议.Liu等 (Differential GPS)系统可以纠正卫星信号在电离 人[描述了主流的室内定位技术.Jiang和Yao)分 层和对流层传输时的时间误差，进而提高精度.辅助 析了LBS的常见应用情景和特点，指出了LBS与 GPS(Assistant-GPS)系统是指使用一些辅助数据 GIS系统之间的差异.Mokbel等人[)对如何提高 (例如地面的移动网络基站)来提高GPS在弱信号 LBS查询的可扩展性进行了综述，提出了共享执行 下的定位精度.当外部条件良好时，GPS能够获得 策略.Lee等人[s]初步探讨了室内、室外空间不同的 较佳的定位效果.但是GPS的精度较易受到周围环 位置系统模型和相应的查询.潘晓等人[)则对LBS 境的影响，例如高大建筑、室内空间等。 中的隐私保护方法进行了综述.Schiller和Voisard] 基于网络的定位技术.这种定位技术往往依赖 编辑的书较为全面地介绍了LBS系统，该书出版于 于移动通信网络设施.移动通信网络通常通过CO) 2004年，无法收录之后的LBS研究进展.本文围绕 (Cell Of Origin)s)进行定位，将移动终端定位在其 LBS的架构，介绍关键技术，特别是新近的研究 注册的基站的覆盖范围内.因此，移动通信网络 进展. COO定位的精度和基站覆盖范围紧密相关.尽管使 本文第2节回顾主流定位技术；第3节介绍针 用一些辅助手段有助于提升精度，但总体来说这类 对移动对象的索引技术；第4节描述3个主要的中 定位技术的精度较低.此外，还可以依赖无线局域网 间件模型：第5、6节分别介绍LBS系统的查询处理 进行定位，如Wi-Fi等.基于Wi-Fi的定位通常根据 技术和位置隐私保护技术；第7节着重叙述近期 Wi-Fi访问点(Access Point or Hotspot)的已知部 LBS的研究进展：第8节探讨未来的研究方向；最 署位置和信号强弱进行定位，主要有基于三边测量 后，在第9节总结全文 的方法[1和基于信号强度指纹的方法[].基于三边同意和用户事先未同意两个子类．用户事先同意的 服务通常是通过向服务提供商订阅（ｓｕｂｓｃｒｉｐｔｉｏｎ） 实现，比如：用户订阅根据当前位置提供天气预报信 息的服务．当用户从上海到达北京时，服务提供商就 将北京的天气资料发给该用户．用户未事先同意的 服务一般指的是广告投递服务，比如：服务提供商将 某商场的促销信息发送给周边的用户． 根据服务对象的不同，ＬＢＳ又可以分为特定服 务和通用服务．特定服务是指为特定人群或特定地 区提供的服务，例如医院的残疾人跟踪服务、景点的 自助导游服务等．特定服务需要服务提供商维护特 定数据集合，比如旅游景点的相关信息．通用服务是 指通信提供商对其所有用户提供的通用服务．ＯＧＣ （ＯｐｅｎＧｅｏｓｐａｔｉａｌＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）的ＯｐｅｎＬＳ（Ｏｐｅｎ ＬｏｃａｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅｓ）标准规定了６种基本的通用服 务：目录服务、网关服务、位置工具（地理编码和反地 理编码）服务、显示服务、路径服务和导航服务． 根据服务处理技术的不同，ＬＢＳ又可以分为快 照查询服务（ｓｎａｐｓｈｏｔｑｕｅｒｉｅｓ）和连续查询服务 （ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｑｕｅｒｉｅｓ）．快照查询服务根据查询条件， 一次执行，返回结果；连续查询根据移动对象的位置 变换信息持续更新查询结果．通常情况下，推送服务 通过连续查询来实现． 目前已经有一些ＬＢＳ相关技术的综述文献． Ｄ’Ｒｏｚａ和Ｂｉｌｃｈｅｖ［５］总结了ＬＢＳ中常见的室外定位 技术，综述了ＬＢＳ中数据传递的格式和协议．Ｌｉｕ等 人［６］描述了主流的室内定位技术．Ｊｉａｎｇ和Ｙａｏ［１］分 析了ＬＢＳ的常见应用情景和特点，指出了ＬＢＳ与 ＧＩＳ系统之间的差异．Ｍｏｋｂｅｌ等人［７］对如何提高 ＬＢＳ查询的可扩展性进行了综述，提出了共享执行 策略．Ｌｅｅ等人［８］初步探讨了室内、室外空间不同的 位置系统模型和相应的查询．潘晓等人［９］则对ＬＢＳ 中的隐私保护方法进行了综述．Ｓｃｈｉｌｌｅｒ和Ｖｏｉｓａｒｄ［４］ 编辑的书较为全面地介绍了ＬＢＳ系统，该书出版于 ２００４年，无法收录之后的ＬＢＳ研究进展．本文围绕 ＬＢＳ的架构，介绍关键技术，特别是新近的研究 进展．本文第２节回顾主流定位技术；第３节介绍针 对移动对象的索引技术；第４节描述３个主要的中 间件模型；第５、６节分别介绍ＬＢＳ系统的查询处理 技术和位置隐私保护技术；第７节着重叙述近期 ＬＢＳ的研究进展；第８节探讨未来的研究方向；最 后，在第９节总结全文． ２定位技术 基于位置的服务的基础是高质量地获取位置信 息．定位技术主要有３类：卫星定位技术、基于网络 的定位技术和感知定位技术．卫星定位技术是指利 用太空中的人造卫星对移动对象进行定位，典型代 表是ＧＰＳ．基于网络的定位技术是指利用网络基站 （或者接入点）等基础设施对移动对象进行定位．当 移动终端被某一网络覆盖区域感知时，由网络基站 或控制点计算出该移动终端的位置，典型代表是移 动通信网络（如ＧＳＭ，ＣＤＭＡ等）．感知定位技术指 在指定空间内部署传感器，当移动对象进入传感器 的检测区域时，则能判定该对象的位置，典型代表是 无线射频识别技术（ＲＦＩＤ）． 卫星定位技术．目前在室外空间最为广泛使用的 卫星定位技术是ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）． ＧＰＳ全球定位系统是由美国国防部于１９７８年设计 研制的，起初只用于军事用途［５］．美国于２０００年全 面放开ＧＰＳ对普通民众的使用权限，使得ＧＰＳ广 泛应用于民用交通导航．类似定位系统有欧洲的伽 利略系统、俄罗斯的ＧＬＯＮＡＳＳ系统．我国也已经 实验开发了北斗１定位系统，北斗２定位系统正在 研究中．ＧＰＳ能将终端的位置限制在经度、纬度、 高度组成的三维坐标系统内．其它改进型技术还 包括差分ＧＰＳ技术和辅助ＧＰＳ技术等．差分ＧＰＳ （ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＧＰＳ）系统可以纠正卫星信号在电离 层和对流层传输时的时间误差，进而提高精度．辅助 ＧＰＳ（ＡｓｓｉｓｔａｎｔＧＰＳ）系统是指使用一些辅助数据 （例如地面的移动网络基站）来提高ＧＰＳ在弱信号 下的定位精度．当外部条件良好时，ＧＰＳ能够获得 较佳的定位效果．但是ＧＰＳ的精度较易受到周围环 境的影响，例如高大建筑、室内空间等． 基于网络的定位技术．这种定位技术往往依赖 于移动通信网络设施．移动通信网络通常通过ＣＯＯ （ＣｅｌｌＯｆＯｒｉｇｉｎ）［５］进行定位，将移动终端定位在其 注册的基站的覆盖范围内．因此，移动通信网络 ＣＯＯ定位的精度和基站覆盖范围紧密相关．尽管使 用一些辅助手段有助于提升精度，但总体来说这类 定位技术的精度较低．此外，还可以依赖无线局域网 进行定位，如ＷｉＦｉ等．基于ＷｉＦｉ的定位通常根据 ＷｉＦｉ访问点（ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔｏｒＨｏｔｓｐｏｔ）的已知部 署位置和信号强弱进行定位，主要有基于三边测量 的方法［１０］和基于信号强度指纹的方法［１１］．基于三边 ７期 周傲英等：基于位置的服务：架构与进展 １１５７