基于云计算的ＡＧＰＳ应用研究

周　普

【摘要】文章分别介绍了云计算的概念和AGPS的工作原理,在此基础上阐述了基于云计算的AGPS系统的工作原理和优缺点。该系统能提供更准确、更及时、更开放的道路导航服务,并可扩展到交通监控领域。

【关键词】AGPS 云计算 GIS 签约用户

目前我国的移动通信用户数量已达7亿,越来越多的人选择带有AGPS(Assisted Global Positioning System,辅助全球卫星定位系统)功能的手机。利用这类终端,移动运营商可以在移动通信网络中实现AGPS实时定位,采集车载用户位置、速度等信息;根据这些信息评估当前路段交通状况,再通过终端反馈给用户以提供行车参考,从而达到节省时间、节约能源的效果。

云计算应用的思想,是将资源整合后提供给“云”中的每一个成员使用。单个用户的AGPS定位功能只能给用户自身提供有限的位置信息,但如果把这些用户都纳入到“云”中,利用他们的定位信息,不但能为“云”中用户服务,而且还可能服务于移动通信网络中更庞大的用户群。移动运营商可否借鉴这一思想来构建一种系统,提供更准确、更及时、更开放的道路导航服务呢?下面首先介绍云计算的概念。

1云计算的概念和优势

1.1 云计算的概念

云计算(Cloud Computing)是分布式处理(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算既描述了一种平台,又描述了一种应用程序类型。云计算平台可以根据需要,动态地配置或取消服务器。云应用程序指的是经过扩展后可通过因特网进行访问的应用程序,其使用大型数据中心和强劲的服务器来托管Web应用程序和Web Service。云计算的基本原理是:使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中。云计算应用的思想是将资源整合,使用户可以找寻到任何资源。用户是云计算的真正拥有者。

1.2 云计算的优势

云计算的蓝图已经呼之欲出,在未来,只需要一台笔记本或者一部手机,就可以通过网络服务来实现所需要的一切。云计算在网络应用上具有巨大的优势:

(1)安全。云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心,用户不用担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。

(2)方便。云计算对用户端的设备要求最低,操作起来很方便。

(3)数据共享。云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。

(4)无限可能。云计算为用户使用网络提供了无限多的可能。

2 AGPS的工作原理

AGPS是一种在一定配合下进行GPS定位的运行方式。A-GPS技术结合网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位,可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000网络中使用。AGPS的操作实现需要在手机内增加GPS接收机模块,在移动网络侧只增加位置服务器即可。

2.1 AGPS的工作原理

AGPS手机首先将自身的基站地址通过网络传输到位置服务器。位置服务器根据该手机的大致方位传输与该位置相关的GPS辅助信息(包含GPS的星历和方位俯仰角等)到手机。手机中的AGPS模块根据辅助信息(用以提升GPS信号的第一锁定时间TTFF能力)接收GPS原始信号。手机在接收到GPS原始信号后解调信号,计算手机到卫星的伪距(即受各种GPS误差影响的距离),并将有关信息通过网络传输到位置服务器。位置服务器根据传来的GPS伪距信息和来自其他定位设备(如差分GPS基准站等)的辅助信息完成对GPS信息的处理,估算该手机的位置并将其通过网络传输到定位网关或应用平台。

2.2 AGPS的两种模式

通过无线通讯系统实现的A-GPS运营模式有两种,基于用户终端的A-GPS(UE-based A-GPS)和用户终端辅助的A-GPS(UE-asisted A-GPS)。基于用户终端的A-GPS中,用户终端设备计算用户位置,然后发送到通讯网络。而用户终端辅助的A-GPS中,用户接收GPS信号,计算出基于时间的距离信号并发送到通讯网络,通讯网络计算出用户的位置。现有AGPS终端设备均支持这两种模式。

3 基于云计算的AGPS系统

移动运营商采用的业务平台需要利用AGPS方式收集用户位置信息。业务平台结合GIS系统,通过采集数据得到该路段某一时段用户的密度及速度信息,评估该路段交通状况;评估结果通过该平台反馈给用户以提供参考。服务系统将签约用户终端、运营商平台等都归入“云”中,少量的签约采样用户终端提供的位置、速度等信息经由运营商平台进行分析和处理,评估得出的实时交通状况信息便可以共享给网络中任意用户,包括非签约用户、终端不支持AGPS功能的用户等。利用远端“云”的高速处理能力,只要满足与远端“云”的输入输出数据交换,便能够得到理想的结果。

3.1 基于云计算的AGPS系统工作原理

(1)采样用户的选定

在保障个人隐私的前提下选择一定数量持有AGPS终端的用户登记进入该平台而使之成为签约用户,用户保证在规定的时间内一直使用AGPS。

(2)采集样本

◆通过AGPS技术定位签约用户当前所处地理位置,以及两次采样时间间隔内用户移动的距离,计算出签约用户的速度;

◆选定某一地理位置范围内所有签约用户个数及每个用户移动速度,剔除其中最大和最小值,综合计算得到该范围内当前时段用户密度以及用户移动的平均速度;

◆结合GIS系统查出用户平台得到的用户所处的具体路段,再根据某一时段内该路段用户密度以及用户移动的平均速度评估路况。

(3)应用

◆通过移动通信网络将交通状况信息反馈给需要该项服务的用户;

◆网内任意用户登录平台(Web等方式)选择具体路段察看交通状况。

3.2 基于云计算的AGPS系统优点

基于云计算的AGPS系统具有如下优点:

(1)从目前移动运营商的网络结构来说,只需要增加定位功能平台以及数据采集处理平台,实现并无难度。

(2)最终提供的交通信息可提供给网内任意用户或者被对此项业务感兴趣的用户访问到。加入到“云”中的签约用户越多,信息的全面性、实时性、准确性越能得到保障。

(3)移动车载用户的流动性,可以保证采样数据基本覆盖城市的各条道路,信息覆盖全面。

(4)AGPS定位耗时短,可快速定位、采样,从而提高信息的实时性。

(5)AGPS定位精度高,提供的道路信息准确。

(6)系统可扩展到交通监控等领域,应用面广。

3.3 基于云计算的AGPS系统缺点

基于云计算的AGPS系统具有如下缺点:

(1)由于周围建筑物的遮挡,可能会使部分签约用户终端接收不到GPS信号。此时可以使用精度不高的基于网络的定位方式(Cell ID+RTT)来定位。

(2)由于签约用户终端接收GPS信号能力有差异,在同一时段内难以保证一定数量的签约用户的数据都能被采集到。 ★

【作者简介】

周普:中兴通讯UMTS产品高级工程师,多年从事UMTS产品开发和移动业务的研究工作。