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Archive for 10月, 2010

现在LBS的技术缺陷与解决猜想

任何一种被应用的技术,都不会是完美的。如果等到技术完美了再做应用,那么这个应用就永远也无法实现。应用和技术之间的关系在于,到底是新技术产生推动新的应用模式,还是新的应用模式需要更新的技术。这句话有些绕口。技术和应用需求,总是交互上升的。当一项全新的技术产生,还没有类似的应用,或者是大家还没有认真的考虑过如何应用这些技术的时候,就会出现一种情况,大家会去思考,如何应用这项新技术。然后,这项技术被应用了之后,这些应用就又会反过来对技术提出新的要求。这是矛盾的两个方面,永远也无法调和的。差异仅仅在于当前一个领域到底是处在一个什么样阶段的问题。

LBS现在就发展到了一个技术无法满足应用需求的阶段。当然,在现阶段也会产生出很多新的应用的,这些应用可以利用现有的技术,实现一些特色的服务。就像我以前文章里面讲的那样,缺憾产生美。技术上的缺憾,产生应用上的美。

但是现在,如果能够让技术得到更进一步的完善呢?那样的话,肯定会有更加绚丽的应用产生的。

当前的技术缺陷

精确定位

既然是LBS,那么定位肯定是越精确越好。单从GPS技术来看,其本身的精度还是很高的,但是我们现在使用的是美国的GPS民用信号,这种技术的最高精度,也就是十几米。也就是说,当我们的举着GPS站在大街上的时候,我们所得到的位置,有可能是在马路中间,也有可能是在旁边建筑物的墙壁里面。

在GPS技术最早引进中国的时候,当时的工程师们想到了一种解决的方法,那就是在城市中最高的地标建筑物上,通常是电视塔里面,安装一个校正信号发射器。这种误差分为两个方面,第一是美国人故意放进去的,是一个偏移量。也就是说,在一个地区,同一时间内所有的GPS的偏移量是一样的;另外一种,则是数据精度低。那么在电视塔中接收GPS信号,然后根据已知的电视塔的详细位置,是可以将那个位移偏差去掉的。至于说数据精度,如果那个人工加进去的位移量被排除掉了,那么可以认为,原先那个十几米半径的圆圈的中间部分,更接近于真实的位置。

遗憾的是,后来这个方案没有得意实施,好像主要是为了国家安全方面的考虑。

基站定位,很多没有GPS芯片的手机或其他上网设备,可以通过IP地址或附近的基站进行定位,这是一种补充手段,这种定位方式的精度有时候会达到上千米。不过这种精度的信号也是有意义的,这个信号确认的速度是很快的,那么结合这个非常粗糙的信号,可以大略的知道当前自己的位置,那些具有GPS芯片的设备,就可以结合这个位置进行GPS的快速定位。有些应用,只需要知道用户到底是在哪个区域,比如城市,就可以使用了,他们也可以使用这种信号的。这就是一种应用之美。甚至有些应用可以根据不同精度的位置信息,来给出不同的服务参考。

耗电量的问题

通常的LBS应用,都是移动应用。也就是说那个L,也就是位置,是要发生变化的。那么困扰所有移动设备的问题,也必然同样困扰着LBS系统。而且,更加严重。不论是哪一种技术的LBS系统,其手持设备的供电都是一个大问题。这就导致了,现在的LBS应用通常都是"点"应用,也就是说,快速的打开定位系统,定位之后,再关掉。不能进行长期持续的供电支撑。也有一些长期供电的应用,但是通常都是车载应用,通过汽车上的电源进行供电的。这个特性使得LBS,特别是具有社区性质的LBS很难积攒用户。用户需要专门想着开启应用,然后还要赶快关掉应用,才能完成一次动作,比如签到。这样一来,用户会在新鲜感比较浓厚的时候,这么去做。等新鲜感过去之后,用户就不会再费这个劲了。这样的结果,就导致了即使在用户的新鲜感还没有过去的时候,他们也无法在LBS社区中找到其他用户,因为前面的那些用户的新鲜感已经过去了,最终新用户的用户体验也会下降,新鲜感很快就耗费掉了。

我曾经尝试着使用一个运动记录应用Sportypal。这就是一个长时间持续记录GPS运动和陀螺仪轨迹状态的应用。在我的HTC G7手机上,关闭了所有网络信号,关闭了显示屏之后,这个应用在运行了两个小时之后,将我滚烫手机中的电池,彻底消耗干净了。没电了的手机,可以当暖手宝来用。

室内定位

现代都市人,大部分生活都是在室内的。但是,GPS信号在室内是收不到的。那么在室内,特别是一栋巨大的商场内部如何定位呢,这就成了一个严重的问题。就像上一篇博客所讲到的那些基于信息点的服务,那些信息点大多是一些商铺、餐厅。这些机构实际上是信息点服务的现金支付者,如果他们吸引不到用户,那么他们就不会向LBS服务商支付费用,最终就会导致这种服务体系的崩溃。美国有很多餐厅是独立的一栋房子。在国内的话,自打俏江南风靡全国之后,很多餐厅都喜欢驻扎在写字楼里面。而且,国内城市的地价很高,地产商都很喜欢盖综合性的大楼,上面是写字楼,里面还有公寓、酒店、电影院、商场、餐厅以及各种娱乐设施等等。在这样的建筑中,定位是一件相当困难的事情。大部分LBS应用只能知道,现在用户在这座大楼里面,但是具体在什么位置,就不得而知了。本人很有路痴的潜质,所以经常会在这种建筑里面迷路,至少现在的LBS系统还无法满足我的需要。

室内与室外的切换

这个问题其实和上面的那个问题很相近。现在有些技术手段,比如有源或无源的RFID技术,可以部分的解决室内定位的问题。但是这却带来了一个新问题,那就是如何在地图上对室内和室外进行衔接与切换。如果一个持续定位的应用,从室外走到了室内,那么是否可以自动的进行室内外切换呢?是否可以将室内的地图直接拼接在室外的地图上呢?室外地图,通常是单层的,但是室内地图则正好相反,通常是多层的。那么在室内如何判断要显示那一层的地图呢?

这些问题,现在还都没有一个很好的解决办法。而这些问题如果得不到解决的话,现在的很多应用就无法顺畅的使用。现在已经存在的一些应用模式,最终也会崩溃的。

平面与立体

LBS通常都是平面的应用。现在的定位技术通常也都是平面的。gps是可以定位海拔高度的,但是其精度对于一些增强实境的应用来说完全没有参考价值。室内的RFID定位技术,得到的也全都是平面坐标,不是三维坐标。不过这个方向上,应用的需求还不是很强烈,还可以慢慢的研究。

技术缺陷解决方式

既然有缺陷,那么就应该有解决的方法或至少是方向。

智能位置校正

这是在导航系统中非常常见的技术了。导航系统通常是在汽车上使用的,那么汽车肯定是要开在公路上的。自动将GPS得到的位置,校正到公路上,这就是顺理成章的事情了。汽车并线,进出主路这些信息就要靠方向和速度来判断了。GPS通常是没法判断逆行的,GPS会自动的将汽车的位置放在正确的车道上。

通过陀螺仪进行校正

现在很多高端手机中已经开始出现陀螺仪芯片了,这个东西,可以判读手机的运动姿态和方向。也开始有一些应用开始使用陀螺仪来进行持续定位的校正了。陀螺仪的问题是累计误差,所以只能作为GPS或其他定位系统的辅助校正来使用,很难独立作为定位系统来使用。

视频辅助识别

理论上来说,设备是应该可以通过视频识别,来判断自己位置的。但是由于现在视频处理的计算量实在是太大,对于手持设备的计算能力,耗电量都是巨大的考验。即使想把信息传送到服务器上去处理,现在的带宽也是很难承受的。这些问题有可能会伴随着移动芯片计算性能的提高,功耗的降低,以及网络带宽的提高而逐步得到解决。现在Google就推出了基于图片搜索的辅助定位服务,以后随着各项技术的成熟,肯定还会有更棒的技术被开发出来的。

现在还有一种更初级的技术,走的也是这个路线,就是使用定位二维条码。将标有详细信息的二维条码,粘贴在特定的位置上。然后用手持设备去拍摄和识别。

结合RFID技术,进行室内精确定位

随着物联网技术被广泛的炒作和传播。RFID这种存在了很长时间的技术,又焕发了新生。现在很多RFID技术,都和一些短距离自组网技术向结合,形成了新的技术解决方案。

使用RFID进行室内精确定位,主要的方式有两种,第一:将有源的(无源的识别距离太短,无法进行定位使用)RFID芯片,放在人或物品上面,然后通过放置在房间四周的接收器来接收这些芯片发出的信号,并通过不同的接收器接收到信号的时间差异的比对,来确定具体的位置。另外一种则是将无源的RFID芯片,按照一定密度,铺设到一个场地中,然后用手持设备来识别。

现在,这两种技术都不够完善,第一种技术的问题是,由于电波的传输速度很高,基本就是光速。那么需要在几十米的范围内对不同接收器接收到信号的时间进行差异比对,那就需要非常精确的时间校准。这就使得这种设备的布设相对来说比较困难。另外,由于这些芯片是要放在人身上的,所以信号强度不能太强,否则会对人体产生伤害,这就必然导致了信号的穿透性很差,我做过测试,直接用手捂住发射芯片,接收器就找不到这个RFID了。对于复杂结构的建筑物来说,接收器的数量就一定要多。又由于接收器布设的位置,是和建筑物的结构相关的,可能不是很规则的形状,那么这种系统在设计的时候,就需要考虑很多接收器之间相互关系和关联的问题。而且这种问题,每次在一个新的建筑中进行部署,都需要重新处理。这极大的提高了系统设计和布设的难度。

对于第二种技术来说,实际上就是上面说到的贴二维条码技术的升级,现在的问题是识别距离。通常这种芯片的识别距离是1米,那么如果把芯片埋在地上,手持着识别设备的用户,就必须弯着腰来进行信号识别,这实在是非常难以想象的场景,所有的用户,每人都弯着腰,举着手机在商场里面挖地雷。这种技术也许能够在日本应用,他们的腿比较短。

这两种技术说是用在室内的,其实在室外也是可以应用的,但是由于需要进行布设,由于成本问题,所以无法在整个城市里面进行铺设,只能在一些商业价值比较高的地区,布设一些街道或小广场。

说到成本问题,现在这两种方案,都还没有到能够商业实施的阶段,实在是太贵了。强烈呼唤山寨。

依靠IP地址进行辅助定位

现在,IPv4的资源已经基本枯竭了,IPv6技术很快就能够被广泛的应用了。如果使用IPv6技术,地球上的面积,每平方厘米,都可以分配到10的多少次方个IP地址,所以这方面应该也是可以考虑的,不过IPv6到底如何布设,什么时候能够取代IPv4成为互联网的主流协议,特别是在天朝,现在还不好说。具体的应用方式,现在也还很难想象。

仿真GPS方式

GPS芯片实际上接受的是已知的卫星信号,这些卫星的数量的当前时间的位置都是可以计算出来的。那么,如果将卫星中的那些信号发射部件拆卸下来,直接安装在一些固定的位置,会发生什么事情呢?GPS会收到不在序列内的卫星信号,如果GPS芯片能够识别这些临时加进来的卫星,然后通过网络来识别或读取这些卫星的位置信息,那么不就可以实现定位了吗?如果我们把这些信号发射基站放置在商场、购物中心等室内无法识别GPS信号的地方,或者是能够识别GPS信号,但需要更精确定位的地方。然后,修改GPS芯片的驱动程序,是不是就可以实现在多层建筑的室内,在任何需要的地方,都进行精确定位了呢?而且,在现在GPS芯片已经相当普及了的情况下,这是否是最经济也最现实的一种定位方式呢?

我不知道是不是有人在进行这方面的研究或应用,这个方法,纯属是个人幻想。想要实现这种技术,会遇到一个很麻烦的问题,那就是GPS信号实际上是加密的,而且是由美国军方加密的。即使想要模仿民用信号,可能也需要得到美国政府的认可。现在,欧洲、中国都在自己发射卫星来实现自己的定位系统,中国的那套系统叫做北斗。那么是不是可以设计新一代的芯片,可以识别多套系统的卫星信号呢?这个设想,肯定会在不远的将来被实现,即使是现在,估计北斗系统的接收芯片也是可以接受美国GPS卫星的民用信号的。那么是不是可以设计一种新的芯片,设计一种兼容于GPS民用信号的信号发生器,来实现我的这种幻想呢?也许可以,也许不行,也许只是在天朝不行。

简单地图拼接

现在应该已经有些应用,可以直接将多层室内建中的地图,拼接到户外的地图上了,google应该已经完成了这方面的技术,这个东西,从技术角度上来说,并不复杂。关键其实还是应用,只有能够在多层建筑内部进行有效的定位,才能够使用相应的位置信息。而多层建筑的内部定位,现在还没有一种非常让人满意的解决方案。

小结

这是一系列博客的第二篇。前一篇讲述了LBS的发展和现状,这一篇讲述了LBS的技术缺陷以及现有或幻想的解决方案,下面还有一篇我心目中的LBS应用。如果还有什么想法没有说清楚的话,可能还会再有一两篇吧。

现在基本上是每周一篇,尽量不要写得太长,不过遗憾的是,这篇好像又有些长了,以后尽量控制在两千字之内。

LBS小计

什么是LBS

LBS就是基于位置的服务,这里所讲的位置,是地理位置。也就是说是LBS是为那些处在某些特定位置的人们提供的特定服务。也就是说,LBS的根源是S,也就是那个服务。

传统的LBS

其实LBS服务很早就存在于我们的身边,这里指的是电脑服务。

最传统的LBS,莫过于地理信息系统,这种系统通常只是为政府或大型公司服务的。提供和地理信息相关的各种辅助服务。这里面最极致的一个东西,叫做地籍系统,专门用来管理土地的所有权及其变更的。

地理信息系统,其实还不能完全算是LBS,不是基于真实地理位置的服务,而仅仅是基于地图的服务。

真正基于地理位置信息的服务,要算是导航系统。我们现在开车或步行在某一个城市里面的时候,基本上不用在担心不认识路的问题了。导航系统对于像我这样的路痴来说,是非常必要的。使用者通过随身或随车的GPS告诉导航系统,他现在的位置,和他想要去的位置,然后,GPS会根据策略,计算出一条路径,并一步一步的指导使用者沿着路径到达其设定的位置。

新兴的LBS系统

现在通常所说的LBS,指的是在美国的foursquare网站出现之后,涌现出来的大批基于地理位置信息的,为个人服务的新兴服务种类。这些服务的,主要包括:

新兴的地图服务,也就是现在拥有开放接口的,基于互联网服务器的地图服务,这和传统的地图服务差异是很大的。传统的地图服务,地图都是存在本地,进行定期更新的。其系统是封闭的,是为某些特定的应用服务的。新兴的地图服务,都是存放在互联网服务器上,可以进行无缝的在线升级,开放了各种接口允许其他厂商基于地图开发他们自己的服务。

基于信息点的服务,foursquare这个作为现代LBS的典型代表就是一种基于信息点的服务。所谓信息点,就是基于某个特定地里位置的点的信息服务。这种服务的基础就是向用户提供某些特定的信息。而这些信息,是和地理位置相关的。比如一个人到达了一个位置之后,可以查询离自己比较近的各种信息,比如周围有什么餐馆儿,咖啡厅等等。当这个人进入一家餐馆之后,可以选择在这个餐馆签到,并将自己在这个餐馆吃饭或享用其他服务的感受写下来。这个人的朋友,可以看到他所发布的这些信息,那么他们也可以到同一家餐馆里面去吃东西,这无疑是一个广告效用。那么,餐馆为了能够吸引更多的人过来就餐,就可以给那些来得比较多的人,一些奖励,比如打折。这个过程中有一个最有趣的过程就是开荒,一个人走到了一个陌生的地方,发现这个地方的服务机构,没有被记录过,无法签到。那么他可以自己在系统中记录一个新的信息点。其他人如果发现他记录的信息点不够精确,也可以来调整。

以前的社区都是全国或全世界范围内召集会员的。社区中的人,并不是越多越好的,只有那些有共同语言,能够产生话题的人聚集在同一个社区中,才能形成比较好的社区文化和社区话题,并以此更进一步的吸引那些具有相同爱好或共同语言的人。社区是有文化的,虽然现在的好友制度和圈子,能够让一个大型社区自动分化为若干个小型社区,但是随着一些不是很友好的应用或人进入社区或圈子,这种文化环境很容易就被破坏了。

社区中的人,大家的共同语言越多,互相之间的交集越大,符合社区文化的内容,产生的就越快,越有质量。很多互相不认识的人,或没有共同语言的人混在一起,那就不是社区了。

社区中有一种很常见的形式,就是同城会。也就是说在同一个城市中的某些人,形成的社区。这个城市,实际上就是一个地理位置信息了。大家都在同一个城市,或同一个地理区域之内,或同一个地理位置周围。大家总会有一些和这个地理位置或地理区域相关的东西要说。这就是基于地理位置的社区最早的形态,后来又出现了那种,不需要进行好友认证,就可以看到周围那些陌生人留言的形式,比如TwitterBuzz

还有一些基于位置的游戏,现在好像还不是很成熟,玩儿起来的吸引力也不是很大,至少在国内,还没有哪个基于位置的游戏被很好的推广起来,主要是用户积累太困难。

还有一种有趣的基于地理位置的应用形式,那就是现实增强。名字有些唬人,其实也不是太复杂,传统的基于位置的服务,都是在地图上玩儿的,显示增强,实在实时的摄像头捕捉的动态画面上玩儿的,比如人们可以举着手机,并用摄像头捕捉周围的景象,现实增强系统会实时的将各种地理信息叠加在视频上。比如你将手机对准一座建筑,系统会告诉你,这座建筑的名字和属性。效果非常绚丽,但是现在技术层面还有一些处理不了的东西。那就是定位精度不高,GPS的定位精度,偏差在十几米到几十米,所以很难进行精确的信息叠加。我见过的最有趣的一个现实增强系统,就是google星空。这个应用能够根据当时的地理位置和时间,来计算当天各个星座在天空中的位置,当我们举着手机,将手机朝向不同的方向时,手机屏幕上会自动显示相应方向上的星星。

 

后面还有有一些相关的东西放出来,我还想写一些现在LBS的技术瓶颈和我期盼的LBS技术和应用形式。

以前写了很多超长的Blog,给很多阅读者带来了困扰,从现在开始改正,每次只贴一部分。

本周都推了些: 2010-10-05

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带儿子去上轮滑课

作为一个长时间不能陪在儿子身边的父亲,这次十一长假,要好好的陪儿子玩儿几天。

我去上海工作之前,给儿子买了一双很贵的轮滑鞋,买鞋附送了四次轮滑课。去年刚买那双鞋的时候上过一次,今年太太带着来上过一次,今天上第三次。由于中间间隔的时间太长,所以很遗憾,上的还是初级班。


由于是节假日,很多孩子都随家长远游了,所以这个班之有三个小朋友。


儿子站在那里还是有的儿小运动员的样子的。脚上穿着的就是他有生以来最贵的一双鞋。由于鞋子是可以根据脚的大小进行调整的,可以穿很多年,所以当时就一咬牙,给他买了这双上千元的鞋。否则,按照小孩儿的生长速度,购买超过两百的鞋,都属于是浪费。


这是正在按照教练的要去做动作。儿子很小心,整个学习过程,一个跟头都没摔。同样,也是因为太小心了,学习的效果并不好,下次再来,还得上初级班,实在是太对不起他爹的血汗钱了。


好在还有一些学习之外的收获,儿子和同班的小姑娘相处的还不错。权当是来看小美女了吧。


虽然下次还是上初级班,不过进步还是有的,下次的课不要间隔的那么远的话,应该也能够很快学会的吧。

学习结束,得到期盼已久的奖励。

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悲剧的发现,原来live spaces还可以转新浪

今天突然发现,原来,即将关闭的live spaces还可以转新浪博客。
但是,我已经转到wordpress上去了。现在速度极慢,排版混乱,不知道能不能再从wordpress上转到新浪博客,在网上说,如何从新浪博客转wordpress倒是不少,反过来怎么玩儿啊?
另外,如何做到更新一次,同时更新两个wordpress站点啊,实在是很烦啊。


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今天看到一条消息,微软准备关闭live spaces并将其中的内容都导到wordpress去。

我已经不记得是从什么时候开始使用live spaces的了,肯定已经很多年了。中间也出过不少的变化,我改用过一段时间的Google blog,但是,这个站由于众所周知的原因很快就不能用了。后来也曾经自己写过博客系统,后来在离开上家公司的时候也废掉了。现在主要是使用自己word press系统搭建的博客站,也就是 http://lukefan.com 。

不过我的大部分blog都可以在live spaces里面找到。这个系统虽然不是很好用,但是,非常稳定。今天,在经历了多次尝试后,终于按照微软的提示,将原来的 http://fl1972.spaces.live.com 转到了 http://lukfan.wordpress.com 上。

遗憾的发现,wordpress 的原生服务真的很慢,而且照片和版面的编排好像也都有问题。wordpress 里面好像没有支持 live照片库的东西,也不知道微软关闭live spaces之后,照片库将何去何从。今天实在是没时间研究了,我要去赶飞机了,今天就可以看到妻儿了,有空的时候再慢慢搞吧。


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位置:张江立交桥,上海市,中国

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