基于云計算的ＡＧＰＳ應用研究

周　普

【摘要】文章分別介紹了云計算的概念和AGPS的工作原理,在此基礎上闡述了基于云計算的AGPS系統的工作原理和優缺點。該系統能提供更準確、更及時、更開放的道路導航服務,并可擴展到交通監控領域。

【關鍵詞】AGPS 云計算 GIS 簽約用戶

目前我國的移動通信用戶數量已達7億,越來越多的人選擇帶有AGPS(Assisted Global Positioning System,輔助全球衛星定位系統)功能的手機。利用這類終端,移動運營商可以在移動通信網絡中實現AGPS實時定位,采集車載用戶位置、速度等信息;根據這些信息評估當前路段交通狀況,再通過終端反饋給用戶以提供行車參考,從而達到節省時間、節約能源的效果。

云計算應用的思想,是將資源整合后提供給“云”中的每一個成員使用。單個用戶的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,而且還可能服務于移動通信網絡中更龐大的用戶群。移動運營商可否借鑒這一思想來構建一種系統,提供更準確、更及時、更開放的道路導航服務呢?下面首先介紹云計算的概念。

1云計算的概念和優勢

1.1 云計算的概念

云計算(Cloud Computing)是分布式處理(Distributed Computing)、并行處理(Parallel Computing)和網格計算(Grid Computing)的發展,或者說是這些計算機科學概念的商業實現。云計算既描述了一種平臺,又描述了一種應用程序類型。云計算平臺可以根據需要,動態地配置或取消服務器。云應用程序指的是經過擴展后可通過因特網進行訪問的應用程序,其使用大型數據中心和強勁的服務器來托管Web應用程序和Web Service。云計算的基本原理是:使計算分布在大量的分布式計算機上,而非本地計算機或遠程服務器中。云計算應用的思想是將資源整合,使用戶可以找尋到任何資源。用戶是云計算的真正擁有者。

1.2 云計算的優勢

云計算的藍圖已經呼之欲出,在未來,只需要一臺筆記本或者一部手機,就可以通過網絡服務來實現所需要的一切。云計算在網絡應用上具有巨大的優勢:

(1)安全。云計算提供了最可靠、最安全的數據存儲中心,用戶不用擔心數據丟失、病毒入侵等麻煩。

(2)方便。云計算對用戶端的設備要求最低,操作起來很方便。

(3)數據共享。云計算可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享。

(4)無限可能。云計算為用戶使用網絡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行GPS定位的運行方式。A-GPS技術結合網絡基站信息和GPS信息對移動臺進行定位,可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000網絡中使用。AGPS的操作實現需要在手機內增加GPS接收機模塊,在移動網絡側只增加位置服務器即可。

2.1 AGPS的工作原理

AGPS手機首先將自身的基站地址通過網絡傳輸到位置服務器。位置服務器根據該手機的大致方位傳輸與該位置相關的GPS輔助信息(包含GPS的星歷和方位俯仰角等)到手機。手機中的AGPS模塊根據輔助信息(用以提升GPS信號的第一鎖定時間TTFF能力)接收GPS原始信號。手機在接收到GPS原始信號后解調信號,計算手機到衛星的偽距(即受各種GPS誤差影響的距離),并將有關信息通過網絡傳輸到位置服務器。位置服務器根據傳來的GPS偽距信息和來自其他定位設備(如差分GPS基準站等)的輔助信息完成對GPS信息的處理,估算該手機的位置并將其通過網絡傳輸到定位網關或應用平臺。

2.2 AGPS的兩種模式

通過無線通訊系統實現的A-GPS運營模式有兩種,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,用戶終端設備計算用戶位置,然后發送到通訊網絡。而用戶終端輔助的A-GPS中,用戶接收GPS信號,計算出基于時間的距離信號并發送到通訊網絡,通訊網絡計算出用戶的位置。現有AGPS終端設備均支持這兩種模式。

3 基于云計算的AGPS系統

移動運營商采用的業務平臺需要利用AGPS方式收集用戶位置信息。業務平臺結合GIS系統,通過采集數據得到該路段某一時段用戶的密度及速度信息,評估該路段交通狀況;評估結果通過該平臺反饋給用戶以提供參考。服務系統將簽約用戶終端、運營商平臺等都歸入“云”中,少量的簽約采樣用戶終端提供的位置、速度等信息經由運營商平臺進行分析和處理,評估得出的實時交通狀況信息便可以共享給網絡中任意用戶,包括非簽約用戶、終端不支持AGPS功能的用戶等。利用遠端“云”的高速處理能力,只要滿足與遠端“云”的輸入輸出數據交換,便能夠得到理想的結果。

3.1 基于云計算的AGPS系統工作原理

(1)采樣用戶的選定

在保障個人隱私的前提下選擇一定數量持有AGPS終端的用戶登記進入該平臺而使之成為簽約用戶,用戶保證在規定的時間內一直使用AGPS。

(2)采集樣本

◆通過AGPS技術定位簽約用戶當前所處地理位置,以及兩次采樣時間間隔內用戶移動的距離,計算出簽約用戶的速度;

◆選定某一地理位置范圍內所有簽約用戶個數及每個用戶移動速度,剔除其中最大和最小值,綜合計算得到該范圍內當前時段用戶密度以及用戶移動的平均速度;

◆結合GIS系統查出用戶平臺得到的用戶所處的具體路段,再根據某一時段內該路段用戶密度以及用戶移動的平均速度評估路況。

(3)應用

◆通過移動通信網絡將交通狀況信息反饋給需要該項服務的用戶;

◆網內任意用戶登錄平臺(Web等方式)選擇具體路段察看交通狀況。

3.2 基于云計算的AGPS系統優點

基于云計算的AGPS系統具有如下優點:

(1)從目前移動運營商的網絡結構來說,只需要增加定位功能平臺以及數據采集處理平臺,實現并無難度。

(2)最終提供的交通信息可提供給網內任意用戶或者被對此項業務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、實時性、準確性越能得到保障。

(3)移動車載用戶的流動性,可以保證采樣數據基本覆蓋城市的各條道路,信息覆蓋全面。

(4)AGPS定位耗時短,可快速定位、采樣,從而提高信息的實時性。

(5)AGPS定位精度高,提供的道路信息準確。

(6)系統可擴展到交通監控等領域,應用面廣。

3.3 基于云計算的AGPS系統缺點

基于云計算的AGPS系統具有如下缺點:

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

(2)由于簽約用戶終端接收GPS信號能力有差異,在同一時段內難以保證一定數量的簽約用戶的數據都能被采集到。 ★

【作者簡介】

周普:中興通訊UMTS產品高級工程師,多年從事UMTS產品開發和移動業務的研究工作。