第1章引言
“我在哪里？”這是一個(gè)由古至今人們一直在問(wèn)的問(wèn)題。清晨醒來(lái)，我知道自己在×××路×××號(hào)；工作的時(shí)候，我知道自己在浙江師范大學(xué)信息大樓308房間 位置信息對(duì)于每一個(gè)人來(lái)說(shuō)都是非常重要的，在我們的日常生活中不難發(fā)現(xiàn)很多這方面的案例：
下午5點(diǎn)，孩子還沒(méi)有放學(xué)回家，父母會(huì)因?yàn)椴恢�道孩子在哪里而�?dān)心。
緊急救援時(shí)，求救者會(huì)被問(wèn)到他（她）在哪里。
在旅游地的游客會(huì)不停地拿著手機(jī)翻看電子地圖，確定自己在哪里、該如何到達(dá)下一目的地。

在互聯(lián)網(wǎng)普及之前，一個(gè)人要到自己不太熟悉的地方購(gòu)物，需要事先找人反復(fù)打聽(tīng)。即使這樣，恐怕還要做很多準(zhǔn)備工作，例如，找地圖、找商場(chǎng)、找路線；翻閱報(bào)紙、雜志尋找各種商品信息；關(guān)注餐廳的廣告，查找附近的餐廳
但到了信息時(shí)代，情況發(fā)生了改變。只要連上互聯(lián)網(wǎng)，輸入人們想知道的內(nèi)容，通過(guò)搜索引擎就能解決問(wèn)題。是什么使人們的任務(wù)變得如此輕松了呢？隱藏在琳瑯滿目的自動(dòng)化服務(wù)背后的是一個(gè)共同的信息――位置。因此，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源隨時(shí)了解“人”或“物”的位置信息，這正在深刻地改變著人們的生產(chǎn)和生活方式，給人們帶來(lái)極大的便利。
1.1位置信息服務(wù)
位置信息可以說(shuō)是最重要的信息之一。在軍事上，地理因素經(jīng)常對(duì)戰(zhàn)局起著關(guān)鍵性的作用；在日常生活中，位置信息也有著重要的作用。位置信息不僅僅是空間信息，具體而言，包括三大因素：所在的地理位置、處在該地理位置的時(shí)間、處在該地理位置的對(duì)象（人或設(shè)備）。也就是說(shuō)，位置信息承載了“空間”、“時(shí)間”、“人物”三大關(guān)鍵信息，其內(nèi)涵可謂十分豐富。利用這些信息，不僅可以“因地制宜”，提供所在地附近的相關(guān)服務(wù)，還可以“見(jiàn)機(jī)行事”，提供時(shí)效性更佳的服務(wù)，更可以“因人而異”，提供個(gè)性化的定制服務(wù)。
位置信息如此重要，如何獲取位置信息就理所當(dāng)然地成為了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的一個(gè)重要研究課題。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，基于位置的服務(wù)（location-based services，LBS）逐步進(jìn)入人們的視線。LBS指通過(guò)適當(dāng)?shù)亩ㄎ患夹g(shù)獲得移動(dòng)終端的空間物理位置信息，將位置信息提供給用戶本人、通信系統(tǒng)或第三方，從而實(shí)現(xiàn)與位置有關(guān)的各種業(yè)務(wù)。通過(guò)LBS，不僅可以知道移動(dòng)終端所處的空間或位置，而且能夠由終端位置或空間推斷出移動(dòng)用戶的可能意圖或者需求［1］。隨著基于用戶位置信息的相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，LBS已經(jīng)成為人們?nèi)粘９ぷ�、生活所必需的一�?xiàng)基本服務(wù)需求［2，3］。借助于位置信息需求，定位技術(shù)的發(fā)展與LBS緊密地聯(lián)系在一起了。表1-1列出了LBS的主要應(yīng)用。
1.2LBS定位技術(shù)的發(fā)展
2012年10月初，百度公司正式將地圖部門(mén)拆分，成立獨(dú)立的LBS事業(yè)部，與百度移動(dòng) 云事業(yè)部一起成為百度移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略中并行的兩個(gè)部門(mén)。百度董事長(zhǎng)兼CEO李彥宏在2012年第三季度財(cái)報(bào)會(huì)議上披露，百度地圖用戶已經(jīng)達(dá)到7700萬(wàn)，新成立的事業(yè)部已經(jīng)開(kāi)發(fā)了“百度身邊”、“百度路況”等一系列LBS的應(yīng)用。
無(wú)獨(dú)有偶，2012年10月末，淘寶低調(diào)推出了本地生活的地圖搜索功能，在此模式下，用戶可以用地圖的模式查看周邊優(yōu)惠和生活服務(wù)等相關(guān)信息，這表示淘寶在推出“淘寶本地”、“淘寶旅行”和“一淘逛街”等應(yīng)用之后，又在進(jìn)一步以地圖和位置服務(wù)的方式連接本地用戶和商戶。
2012年8月，大眾點(diǎn)評(píng)移動(dòng)客戶端的獨(dú)立用戶突破4000萬(wàn)，與2011年同期相比增長(zhǎng)400%，移動(dòng)客戶端的流量超過(guò)PC端。大眾點(diǎn)評(píng)網(wǎng)CEO張濤在《商業(yè)價(jià)值》雜志中談到，通過(guò)LBS和移動(dòng)互連，在過(guò)去近十年時(shí)間里積累了廣泛本地商戶資源的大眾點(diǎn)評(píng)網(wǎng)，終于初步完成了在移動(dòng)終端上與用戶溝通渠道的打通。
目前，高德地圖也已經(jīng)擁有7000余萬(wàn)用戶，尤其在蘋(píng)果公司的iOS平臺(tái)進(jìn)行深度地圖內(nèi)置之后，高德的用戶流量大大增加。高德公司正在不斷尋求攜程等擁有線下商戶內(nèi)容的合作者，以期用地圖為關(guān)鍵銜接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)用戶與商戶的對(duì)接。高德公司以LBS為契機(jī)，從一家專業(yè)地圖公司轉(zhuǎn)變成向上整合資源、向下直面用戶的平臺(tái)級(jí)公司。與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期簡(jiǎn)單的基于“簽到”和社交的LBS戰(zhàn)爭(zhēng)不同，到了2014年，眾多原本屬于不同領(lǐng)域、核心競(jìng)爭(zhēng)力也大不相同的公司越來(lái)越多地走到了一起，從LBS到基于用戶的生活服務(wù)，正在進(jìn)行一場(chǎng)鏈條更加復(fù)雜、影響也將更為深遠(yuǎn)的關(guān)鍵戰(zhàn)役。如果說(shuō)地圖代表的是整個(gè)世界的位置，那么對(duì)每個(gè)手持移動(dòng)終端的個(gè)體來(lái)說(shuō)，GPS讓他擁有了隨時(shí)確定自己位置的能力。而定位自己，最終仍要回到與整個(gè)世界的位置匹配中，根據(jù)用戶的需求去實(shí)現(xiàn)。
在我國(guó)，武漢大學(xué)李德仁院士早在2002年就提出開(kāi)展空間信息與移動(dòng)通信集成應(yīng)用的研究，在短短10余年過(guò)后，LBS技術(shù)的研究與應(yīng)用在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展。
我國(guó)的LBS商業(yè)應(yīng)用始于2001年中國(guó)移動(dòng)首次開(kāi)通的移動(dòng)夢(mèng)網(wǎng)品牌下的位置服務(wù)。2003年，中國(guó)聯(lián)通也推出了“定位之星”業(yè)務(wù)。在使用這項(xiàng)服務(wù)時(shí)，只要在手機(jī)上輸入出發(fā)地和目的地，就可以查到開(kāi)車路線；用語(yǔ)音導(dǎo)航，可以得到實(shí)時(shí)提示；能夠?qū)崿F(xiàn)5～50m的連續(xù)、精確定位，并提供地圖下載和導(dǎo)航類的復(fù)雜服務(wù)。2006年年初，中國(guó)移動(dòng)在北京、天津、遼寧和湖北4個(gè)省市進(jìn)行了“手機(jī)地圖”業(yè)務(wù)的試點(diǎn)運(yùn)行，為廣大手機(jī)用戶提供地圖相關(guān)的各種位置服務(wù)。如今，這些應(yīng)用幾乎已經(jīng)走進(jìn)我們每個(gè)人的生活之中。
2006年，互聯(lián)網(wǎng)地圖的出現(xiàn)加速了我國(guó)LBS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。眾多地圖廠商、軟件廠商相繼開(kāi)發(fā)了一系列在線的LBS終端軟件產(chǎn)品。此后，伴隨著無(wú)線技術(shù)和硬件設(shè)施的完善，LBS行業(yè)在國(guó)內(nèi)迎來(lái)一個(gè)爆發(fā)增長(zhǎng)期。艾媒市場(chǎng)咨詢研究數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)LBS個(gè)人應(yīng)用市場(chǎng)2008年的規(guī)模為3.35億元，2009年突增為6.44億元，2010年達(dá)到9.98億元。到2013年，中國(guó)LBS個(gè)人應(yīng)用市場(chǎng)總體規(guī)模突破70億元，五年來(lái)的增幅驚人。在Web 2.0浪潮的沖擊下，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了諸多新興的LBS應(yīng)用提供商，他們專注于基于手機(jī)的LBS應(yīng)用開(kāi)發(fā)，利用LBS手機(jī)軟件或Web站點(diǎn)向用戶提供個(gè)性化的LBS應(yīng)用。從目前來(lái)看，盡管國(guó)內(nèi)的LBS市場(chǎng)不斷成熟，但是LBS個(gè)人應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展還沒(méi)有進(jìn)入理想狀態(tài)。
可見(jiàn)，移動(dòng)位置服務(wù)擁有著巨大的市場(chǎng)規(guī)模和良好的盈利前景，但當(dāng)前的實(shí)際進(jìn)展仍比較緩慢。隨著產(chǎn)業(yè)鏈的完善，移動(dòng)位置和位置服務(wù)的市場(chǎng)將有望進(jìn)一步壯大。自2008 年開(kāi)始全球 LBS 運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)處于加速成長(zhǎng)過(guò)程中，但是在開(kāi)展的同時(shí)要非常注意業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)性能的平衡點(diǎn)，應(yīng)該在保障網(wǎng)絡(luò)性能的同時(shí)最大可能地保證業(yè)務(wù)的開(kāi)展。移動(dòng)位置服務(wù)的市場(chǎng)推廣和廣泛應(yīng)用的前提之一就是定位精度。定位精度一方面與提供業(yè)務(wù)的外部環(huán)境有關(guān)，包括無(wú)線電傳播環(huán)境、基站的密度和地理位置以及定位所用設(shè)備，另一方面還要取決于所采用的定位技術(shù)。
隨著4G網(wǎng)絡(luò)的普及和流行，我國(guó)的LBS市場(chǎng)將會(huì)越來(lái)越完善，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有許多廠商正在研發(fā)相關(guān)終端產(chǎn)品，結(jié)合自身搭建的系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端的精確定位和歷史軌跡查詢等功能�？梢韵嘈牛琇BS在中國(guó)將會(huì)迎來(lái)一個(gè)廣泛應(yīng)用和推廣的爆發(fā)期。
1.3定位技術(shù)的新挑戰(zhàn)
定位技術(shù)的研究已經(jīng)有數(shù)十年的歷史，世界上存在著很多成熟的定位系統(tǒng)，定位技術(shù)也發(fā)展到一個(gè)很成熟的階段，然而物聯(lián)網(wǎng)的興起和發(fā)展，對(duì)定位技術(shù)又提出了許多新的挑戰(zhàn)。
（1） 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的兩大顯著特點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)和環(huán)境多變。接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備五花八門(mén)，而連接的網(wǎng)絡(luò)更是各具特色，如何讓不同的設(shè)備在不同的網(wǎng)絡(luò)下能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，將成為定位技術(shù)研究的一個(gè)新挑戰(zhàn)。
（2） 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的信息安全和隱私保護(hù)也是一大課題。科學(xué)技術(shù)往往是把雙刃劍，位置信息的內(nèi)涵非常豐富，在享受高精度的定位技術(shù)的同時(shí)，我們也將面臨更大的安全風(fēng)險(xiǎn)。高精度的位置信息一旦泄露，若被不法分子推測(cè)出人們的各種隱私信息，將會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。因此，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，在充分利用好位置信息的同時(shí)如何保護(hù)好用戶的個(gè)人隱私，也是定位技術(shù)研究的一個(gè)新課題。
（3） 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，定位技術(shù)需要收集和處理的數(shù)據(jù)是十分龐大的，而且在實(shí)際應(yīng)用中，采樣過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，目前對(duì)其的理解尚不盡如人意。另外，當(dāng)數(shù)據(jù)是通過(guò)眾包或海量在線獲取時(shí)，網(wǎng)絡(luò)采樣的困難也是多重的。因此，可采用合適的采樣模式來(lái)估計(jì)所需的量值，以加快定位系統(tǒng)的響應(yīng)速度而不失統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性。盡管科學(xué)數(shù)據(jù)集通常具有偏斜的分布特性，但并非所有分布都符合高斯或泊松分布，這種情況下，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣是另一個(gè)值得研究的課題。
本章小結(jié)
本章先由“我在哪里？”啟發(fā)了人們對(duì)位置信息的思考，并通過(guò)身邊熟悉的案例引出了基于位置服務(wù)（LBS）的概念。接著，介紹了LBS的主要應(yīng)用，指出位置信息服務(wù)的重要社會(huì)地位和實(shí)際意義。最后，總結(jié)介紹了LBS發(fā)展的現(xiàn)狀以及定位技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)。