1156 计算 机学 报 2011年 户的隐私，LBS系统一般还有位置隐私保护模块， 1 引言 从而不会在向用户提供服务的过程中泄露用户的隐 私.位置隐私保护模块有时也涉及到与第三方可信 随着无线通信技术和智能移动终端的广泛应 机构之间的交互. 用，基于位置的服务(Location-based Service,LBS) 得到飞速发展与普及.基于位置的服务是指移动终 查询处 位置隐 理引擎 私保护 移动 静态 端利用各种定位技术获得当前位置信息，再通过无 数据库 数据南 线网络得到某项服务.早期的LBS系统主要用于在 查询执行模块 存储模块 紧急情况下快速定位求助者的位置，以实施救援，比 中间件模块 定位模块 如美国的E911系统和欧洲的E112系统).当前， LBS已经广泛应用在军事、交通、物流、医疗、民生 6 等领域中.例如，司机可以利用内置GPS功能的智 图1LBS系统的架构 能手机查找最近的加油站，也可制定行车线路.在大 型博物馆（例如故宫博物馆）内，游客可以借助一个 虽然LBS中的许多功能和传统的GIS(Geo 能感知位置的语音导游器来欣赏对各个藏品的 graphic Information Systems)系统相似，但是LBS 讲解 和GIS有许多本质的区别).GIS系统通常可以利 LBS区别于其它传统网络服务的一大特点就 用较多的计算资源，为少数专业技术人员提供专业 是上下文感知性(context aware)以及应对上下文变 的地理数据的分析和处理.而LBS则是为大量普通 化的适应性(adaption).上下文是指描述某个实体 用户提供有限的地理数据服务，并且这些服务要在 状态的任何信息.Nivala等人对基于地图的移动服 资源有限的移动终端上运行，因此，一个LBS服务 务提出了9种上下文信息]：移动地图用户、位置、 提供商通常具备如下几方面特点： 时间、运动方向、导航历史、使用目的、社会和文化状 高性能.快速处理用户的查询请求，以避免长 况、物理环境和系统属性.根据上下文的状况和变 时间等待： 化，需要动态适应LBS的服务内容和表达形式. 可扩展性.能够支持大规模用户和数据； Reichenbacher将适应性划分为4个级别：信息级 高可靠性。保证系统长时间稳定运行； 别、技术级别、用户界面级别和显示级别]」 实时性，支持实时查询动态信息： 1.1LBS的系统架构 移动性，无论移动终端在任何地点都可以为其 图1描述了LBS系统的一般性架构.先进的定 提供服务； 位技术可以实时获取用户/移动对象的位置信息，并 开放性.支持多种公告协议和标准； 发送到LBS系统中去，当前应用最广泛的定位技术 安全性.保护服务提供商的数据和用户的隐私： 无疑就是GPS了，此外也不乏其它定位技术，例如 互操作性.LBS通常需要和其它电子商务服务 GSM,Wi-Fi,RFID Radio Frequency IDentifica- 集成在一起，因此需要有良好的互操作性 tion)等.LBS系统将这些位置信息保存在移动对象 1.2LBS的分类 数据库(Moving()bject Database,MOD)之中，通 根据服务信息的投递是否需要用户的直接交 过构建特定的索引来提高访问效率.此外，LBS系 互，LBS可以分为拉动服务(pull services)和推送服 统还需要保留一些静态GIS信息.用户向LBS系统 务(push services)[.拉动服务是指由用户主动发 发出服务请求，并获取服务.LBS中间件是用户与 送明确的服务请求，服务提供商把所需信息返回给 LBS系统之间的通信媒介，它具有多种模型，包括 用户，就如同用户把所需要的信息从服务提供商那 基于内容的模型(content--based model)、基于主题 里“拉”到用户自己这里.比如，用户发送一个请求 空间的模型(subject space--based model)和元组空 “离我最近的饭店在哪里？”给服务提供商，服务提供 间模型(tuple space model)等，前两个模型又被称 商根据用户当前位置，找到最近的饭店返回给用户 为发布/订阅模型(publish/subscribe model)[). 推送服务则和拉动服务相反，用户没有明确发送服 LBS系统的查询处理引擎访问移动对象数据库和 务请求，而是当某一条件满足时，服务提供商自动将 静态数据库，从而提供用户所需的服务，为了保护用 相关信息返回给用户，推送服务可以分为用户事先１引言 随着无线通信技术和智能移动终端的广泛应 用，基于位置的服务（ＬｏｃａｔｉｏｎｂａｓｅｄＳｅｒｖｉｃｅ，ＬＢＳ） 得到飞速发展与普及．基于位置的服务是指移动终 端利用各种定位技术获得当前位置信息，再通过无 线网络得到某项服务．早期的ＬＢＳ系统主要用于在 紧急情况下快速定位求助者的位置，以实施救援，比 如美国的Ｅ９１１系统和欧洲的Ｅ１１２系统［１］．当前， ＬＢＳ已经广泛应用在军事、交通、物流、医疗、民生 等领域中．例如，司机可以利用内置ＧＰＳ功能的智 能手机查找最近的加油站，也可制定行车线路．在大 型博物馆（例如故宫博物馆）内，游客可以借助一个 能感知位置的语音导游器来欣赏对各个藏品的 讲解． ＬＢＳ区别于其它传统网络服务的一大特点就 是上下文感知性（ｃｏｎｔｅｘｔａｗａｒｅ）以及应对上下文变 化的适应性（ａｄａｐｔｉｏｎ）．上下文是指描述某个实体 状态的任何信息．Ｎｉｖａｌａ等人对基于地图的移动服 务提出了９种上下文信息［２］：移动地图用户、位置、 时间、运动方向、导航历史、使用目的、社会和文化状 况、物理环境和系统属性．根据上下文的状况和变 化，需要动态适应ＬＢＳ的服务内容和表达形式． Ｒｅｉｃｈｅｎｂａｃｈｅｒ将适应性划分为４个级别：信息级 别、技术级别、用户界面级别和显示级别［３］． １１犔犅犛的系统架构 图１描述了ＬＢＳ系统的一般性架构．先进的定 位技术可以实时获取用户／移动对象的位置信息，并 发送到ＬＢＳ系统中去．当前应用最广泛的定位技术 无疑就是ＧＰＳ了，此外也不乏其它定位技术，例如 ＧＳＭ、ＷｉＦｉ、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａ ｔｉｏｎ）等．ＬＢＳ系统将这些位置信息保存在移动对象 数据库（ＭｏｖｉｎｇＯｂｊｅｃｔＤａｔａｂａｓｅ，ＭＯＤ）之中，通 过构建特定的索引来提高访问效率．此外，ＬＢＳ系 统还需要保留一些静态ＧＩＳ信息．用户向ＬＢＳ系统 发出服务请求，并获取服务．ＬＢＳ中间件是用户与 ＬＢＳ系统之间的通信媒介，它具有多种模型，包括 基于内容的模型（ｃｏｎｔｅｎｔｂａｓｅｄｍｏｄｅｌ）、基于主题 空间的模型（ｓｕｂｊｅｃｔｓｐａｃｅｂａｓｅｄｍｏｄｅｌ）和元组空 间模型（ｔｕｐｌｅｓｐａｃｅｍｏｄｅｌ）等，前两个模型又被称 为发布／订阅模型（ｐｕｂｌｉｓｈ／ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｍｏｄｅｌ）［４］． ＬＢＳ系统的查询处理引擎访问移动对象数据库和 静态数据库，从而提供用户所需的服务．为了保护用 户的隐私，ＬＢＳ系统一般还有位置隐私保护模块， 从而不会在向用户提供服务的过程中泄露用户的隐 私．位置隐私保护模块有时也涉及到与第三方可信 机构之间的交互． 图１ＬＢＳ系统的架构 虽然ＬＢＳ中的许多功能和传统的ＧＩＳ（Ｇｅｏ ｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ）系统相似，但是ＬＢＳ 和ＧＩＳ有许多本质的区别［１］．ＧＩＳ系统通常可以利 用较多的计算资源，为少数专业技术人员提供专业 的地理数据的分析和处理．而ＬＢＳ则是为大量普通 用户提供有限的地理数据服务，并且这些服务要在 资源有限的移动终端上运行．因此，一个ＬＢＳ服务 提供商通常具备如下几方面特点： 高性能．快速处理用户的查询请求，以避免长 时间等待； 可扩展性．能够支持大规模用户和数据； 高可靠性．保证系统长时间稳定运行； 实时性．支持实时查询动态信息； 移动性．无论移动终端在任何地点都可以为其 提供服务； 开放性．支持多种公告协议和标准； 安全性．保护服务提供商的数据和用户的隐私； 互操作性．ＬＢＳ通常需要和其它电子商务服务 集成在一起，因此需要有良好的互操作性． １２犔犅犛的分类 根据服务信息的投递是否需要用户的直接交 互，ＬＢＳ可以分为拉动服务（ｐｕｌｌｓｅｒｖｉｃｅｓ）和推送服 务（ｐｕｓｈｓｅｒｖｉｃｅｓ）［４］．拉动服务是指由用户主动发 送明确的服务请求，服务提供商把所需信息返回给 用户，就如同用户把所需要的信息从服务提供商那 里“拉”到用户自己这里．比如，用户发送一个请求 “离我最近的饭店在哪里？”给服务提供商，服务提供 商根据用户当前位置，找到最近的饭店返回给用户． 推送服务则和拉动服务相反，用户没有明确发送服 务请求，而是当某一条件满足时，服务提供商自动将 相关信息返回给用户．推送服务可以分为用户事先 １１５６ 计 算 机 学 报 ２０１１年