硕鼠的博客站

范路的博客主站,时而会发些东西。

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。

 

You can leave a response, or trackback from your own site.

3 Responses to “现在LBS的技术缺陷与解决猜想”

  1. […] This post was mentioned on Twitter by 舒, 范路. 范路 said: 新博客发表 http://goo.gl/nTip 《现在LBS的技术缺陷与解决猜想》,欢迎品评。 […]

  2. 博主分析的很到位,期待LBS在定位方面有较快的突破,要不然很多都无法应用都无法跟上

Leave a Reply

Close Bitnami banner
Bitnami