基于云計(jì)算的ＡＧＰＳ應(yīng)用研究

周　普

【摘要】文章分別介紹了云計(jì)算的概念和AGPS的工作原理,在此基礎(chǔ)上闡述了基于云計(jì)算的AGPS系統(tǒng)的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)。該系統(tǒng)能提供更準(zhǔn)確、更及時(shí)、更開放的道路導(dǎo)航服務(wù),并可擴(kuò)展到交通監(jiān)控領(lǐng)域。

【關(guān)鍵詞】AGPS 云計(jì)算 GIS 簽約用戶

目前我國的移動(dòng)通信用戶數(shù)量已達(dá)7億,越來越多的人選擇帶有AGPS(Assisted Global Positioning System,輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))功能的手機(jī)。利用這類終端,移動(dòng)運(yùn)營商可以在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)AGPS實(shí)時(shí)定位,采集車載用戶位置、速度等信息;根據(jù)這些信息評(píng)估當(dāng)前路段交通狀況,再通過終端反饋給用戶以提供行車參考,從而達(dá)到節(jié)省時(shí)間、節(jié)約能源的效果。

云計(jì)算應(yīng)用的思想,是將資源整合后提供給“云”中的每一個(gè)成員使用。單個(gè)用戶的AGPS定位功能只能給用戶自身提供有限的位置信息,但如果把這些用戶都納入到“云”中,利用他們的定位信息,不但能為“云”中用戶服務(wù),而且還可能服務(wù)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中更龐大的用戶群。移動(dòng)運(yùn)營商可否借鑒這一思想來構(gòu)建一種系統(tǒng),提供更準(zhǔn)確、更及時(shí)、更開放的道路導(dǎo)航服務(wù)呢?下面首先介紹云計(jì)算的概念。

1云計(jì)算的概念和優(yōu)勢(shì)

1.1 云計(jì)算的概念

云計(jì)算(Cloud Computing)是分布式處理(Distributed Computing)、并行處理(Parallel Computing)和網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)的發(fā)展,或者說是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。云計(jì)算既描述了一種平臺(tái),又描述了一種應(yīng)用程序類型。云計(jì)算平臺(tái)可以根據(jù)需要,動(dòng)態(tài)地配置或取消服務(wù)器。云應(yīng)用程序指的是經(jīng)過擴(kuò)展后可通過因特網(wǎng)進(jìn)行訪問的應(yīng)用程序,其使用大型數(shù)據(jù)中心和強(qiáng)勁的服務(wù)器來托管Web應(yīng)用程序和Web Service。云計(jì)算的基本原理是:使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上,而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中。云計(jì)算應(yīng)用的思想是將資源整合,使用戶可以找尋到任何資源。用戶是云計(jì)算的真正擁有者。

1.2 云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)

云計(jì)算的藍(lán)圖已經(jīng)呼之欲出,在未來,只需要一臺(tái)筆記本或者一部手機(jī),就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來實(shí)現(xiàn)所需要的一切。云計(jì)算在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上具有巨大的優(yōu)勢(shì):

(1)安全。云計(jì)算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心,用戶不用擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。

(2)方便。云計(jì)算對(duì)用戶端的設(shè)備要求最低,操作起來很方便。

(3)數(shù)據(jù)共享。云計(jì)算可以輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。

(4)無限可能。云計(jì)算為用戶使用網(wǎng)絡(luò)提供了無限多的可能。

2 AGPS的工作原理

AGPS是一種在一定配合下進(jìn)行GPS定位的運(yùn)行方式。A-GPS技術(shù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)基站信息和GPS信息對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行定位,可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)中使用。AGPS的操作實(shí)現(xiàn)需要在手機(jī)內(nèi)增加GPS接收機(jī)模塊,在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)只增加位置服務(wù)器即可。

2.1 AGPS的工作原理

AGPS手機(jī)首先將自身的基站地址通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器。位置服務(wù)器根據(jù)該手機(jī)的大致方位傳輸與該位置相關(guān)的GPS輔助信息(包含GPS的星歷和方位俯仰角等)到手機(jī)。手機(jī)中的AGPS模塊根據(jù)輔助信息(用以提升GPS信號(hào)的第一鎖定時(shí)間TTFF能力)接收GPS原始信號(hào)。手機(jī)在接收到GPS原始信號(hào)后解調(diào)信號(hào),計(jì)算手機(jī)到衛(wèi)星的偽距(即受各種GPS誤差影響的距離),并將有關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器。位置服務(wù)器根據(jù)傳來的GPS偽距信息和來自其他定位設(shè)備(如差分GPS基準(zhǔn)站等)的輔助信息完成對(duì)GPS信息的處理,估算該手機(jī)的位置并將其通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉ㄎ痪W(wǎng)關(guān)或應(yīng)用平臺(tái)。

2.2 AGPS的兩種模式

通過無線通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的A-GPS運(yùn)營模式有兩種,基于用戶終端的A-GPS(UE-based A-GPS)和用戶終端輔助的A-GPS(UE-asisted A-GPS)。基于用戶終端的A-GPS中,用戶終端設(shè)備計(jì)算用戶位置,然后發(fā)送到通訊網(wǎng)絡(luò)。而用戶終端輔助的A-GPS中,用戶接收GPS信號(hào),計(jì)算出基于時(shí)間的距離信號(hào)并發(fā)送到通訊網(wǎng)絡(luò),通訊網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出用戶的位置?，F(xiàn)有AGPS終端設(shè)備均支持這兩種模式。

3 基于云計(jì)算的AGPS系統(tǒng)

移動(dòng)運(yùn)營商采用的業(yè)務(wù)平臺(tái)需要利用AGPS方式收集用戶位置信息。業(yè)務(wù)平臺(tái)結(jié)合GIS系統(tǒng),通過采集數(shù)據(jù)得到該路段某一時(shí)段用戶的密度及速度信息,評(píng)估該路段交通狀況;評(píng)估結(jié)果通過該平臺(tái)反饋給用戶以提供參考。服務(wù)系統(tǒng)將簽約用戶終端、運(yùn)營商平臺(tái)等都?xì)w入“云”中,少量的簽約采樣用戶終端提供的位置、速度等信息經(jīng)由運(yùn)營商平臺(tái)進(jìn)行分析和處理,評(píng)估得出的實(shí)時(shí)交通狀況信息便可以共享給網(wǎng)絡(luò)中任意用戶,包括非簽約用戶、終端不支持AGPS功能的用戶等。利用遠(yuǎn)端“云”的高速處理能力,只要滿足與遠(yuǎn)端“云”的輸入輸出數(shù)據(jù)交換,便能夠得到理想的結(jié)果。

3.1 基于云計(jì)算的AGPS系統(tǒng)工作原理

(1)采樣用戶的選定

在保障個(gè)人隱私的前提下選擇一定數(shù)量持有AGPS終端的用戶登記進(jìn)入該平臺(tái)而使之成為簽約用戶,用戶保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)一直使用AGPS。

(2)采集樣本

◆通過AGPS技術(shù)定位簽約用戶當(dāng)前所處地理位置,以及兩次采樣時(shí)間間隔內(nèi)用戶移動(dòng)的距離,計(jì)算出簽約用戶的速度;

◆選定某一地理位置范圍內(nèi)所有簽約用戶個(gè)數(shù)及每個(gè)用戶移動(dòng)速度,剔除其中最大和最小值,綜合計(jì)算得到該范圍內(nèi)當(dāng)前時(shí)段用戶密度以及用戶移動(dòng)的平均速度;

◆結(jié)合GIS系統(tǒng)查出用戶平臺(tái)得到的用戶所處的具體路段,再根據(jù)某一時(shí)段內(nèi)該路段用戶密度以及用戶移動(dòng)的平均速度評(píng)估路況。

(3)應(yīng)用

◆通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將交通狀況信息反饋給需要該項(xiàng)服務(wù)的用戶;

◆網(wǎng)內(nèi)任意用戶登錄平臺(tái)(Web等方式)選擇具體路段察看交通狀況。

3.2 基于云計(jì)算的AGPS系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

基于云計(jì)算的AGPS系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):

(1)從目前移動(dòng)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來說,只需要增加定位功能平臺(tái)以及數(shù)據(jù)采集處理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)并無難度。

(2)最終提供的交通信息可提供給網(wǎng)內(nèi)任意用戶或者被對(duì)此項(xiàng)業(yè)務(wù)感興趣的用戶訪問到。加入到“云”中的簽約用戶越多,信息的全面性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性越能得到保障。

(3)移動(dòng)車載用戶的流動(dòng)性,可以保證采樣數(shù)據(jù)基本覆蓋城市的各條道路,信息覆蓋全面。

(4)AGPS定位耗時(shí)短,可快速定位、采樣,從而提高信息的實(shí)時(shí)性。

(5)AGPS定位精度高,提供的道路信息準(zhǔn)確。

(6)系統(tǒng)可擴(kuò)展到交通監(jiān)控等領(lǐng)域,應(yīng)用面廣。

3.3 基于云計(jì)算的AGPS系統(tǒng)缺點(diǎn)

基于云計(jì)算的AGPS系統(tǒng)具有如下缺點(diǎn):

(1)由于周圍建筑物的遮擋,可能會(huì)使部分簽約用戶終端接收不到GPS信號(hào)。此時(shí)可以使用精度不高的基于網(wǎng)絡(luò)的定位方式(Cell ID+RTT)來定位。

(2)由于簽約用戶終端接收GPS信號(hào)能力有差異,在同一時(shí)段內(nèi)難以保證一定數(shù)量的簽約用戶的數(shù)據(jù)都能被采集到。 ★

【作者簡(jiǎn)介】

周普:中興通訊UMTS產(chǎn)品高級(jí)工程師,多年從事UMTS產(chǎn)品開發(fā)和移動(dòng)業(yè)務(wù)的研究工作。