个性化的周期性定位策略研究

杜武恭，杜惠英/Du Wugong，Du Huiying

（1.中国广播电视网络有限公司 北京100045；2.北京信息科技大学信息管理学院 北京100192）

1 现有定位技术

位置服务（Location Based Service，LBS）是通过通信网络获取移动终端用户的位置信息（经纬度坐标），在电子地图平台的支持下，为用户提供相应位置服务的一种新型业务。随着移动电话成为人们生活中不可或缺的一部分，移动服务市场对利用移动电话获取位置信息的需求越来越迫切。

位置信息服务兴起于美国。1996年，美国联邦通信委员会（FCC）下达指示，要求移动运营商为手机用户提供E911（紧急求助）服务，即提供呼叫者的位置以便及时救援，这实际上就是位置服务的开始[1]。此后，日本、德国、法国、瑞典、芬兰等国家纷纷推出各具特色的商用位置服务。目前，世界上许多国家都以法律的形式颁布了对移动位置服务的要求。人们在日常生活中使用的大部分信息都与位置存在某种关系，特定的位置信息服务类型包括娱乐消息、交通报告、地图和向导、目标广告、交互式游戏、车辆跟踪、运程信息和网络管理系统等[2]。

随着移动终端越来越普及和移动定位技术的不断提高，人们越来越多地把移动终端（如手机）作为一种监护手段，并且采用周期性定位的方式。与即时定位不同，周期性定位是指事先设置定位时间段和触发定位的时间周期间隔，根据时间段和时间间隔计算触发周期性定位的时间点，当定位时间点到达时触发定位，将定位结果传给指定的接收人，并开始计算下一个周期定位的时间点。

现有技术包括预先设置周期性定位监控规则、按照某种定位策略提供定位服务、将定位结果告知监护人等，如幼儿园、小学的儿童周期性监护。

现有系统方法中，通常采用两种定位策略：一是采用固定的单一定位方式（如独立GPS）进行定位；二是采用固定的回退定位策略进行定位，如先发起GPSOne 方式定位，若失败，再采用基站方式定位。但在频繁使用定位业务且范围相对固定的场景下，如周期性监护业务场景，单个用户获得定位结果的方式通常相对固定。如果采用固定的单一定位方式或固定的回退定位策略进行定位，那么，可能会导致定位结果准确率相对较低，成功率相对较低或定位过程时间相对较长，被定位手机耗电量相对较多等问题。

2 新的个性化定位策略

2.1 术语定义

（1）定位策略

一种定位方式定义为一种定位策略。

（2）定位策略组合

一系列具有先后逻辑顺序的定位策略的组合。在执行定位的过程中，首先采用组合中第一种定位策略进行定位，如果成功，则终止定位；如果失败，则采用组合中第二种定位策略进行定位，如果成功，则终止定位。以此类推，如果执行至最后一种定位策略仍然失败，那么同样终止定位。

（3）定位策略（组合）集

所有定位策略组合构成定位策略组合集。

2.2 个性化定位策略

系统包括定位策略判断单元、定位策略调整决策单元、定位计算单元和定位结果通知单元。定位策略判断单元包括定位策略提取子单元、定位策略判断子单元、定位策略选择子单元。定位策略判断单元可以部署在被定位移动终端侧，也可以部署在定位业务平台侧。定位策略调整决策单元包括定位策略记录子单元、定位策略统计分析子单元、定位策略更新子单元、定位策略保存子单元。定位策略调整决策单元可以部署在被定位移动终端侧，也可以部署在定位业务平台侧。

（1）定位策略提取子单元

所述定位策略提取子单元根据一定条件提取用户的定位策略组合集。定位策略组合集包含若干定位策略组合，如监护用户手机号码、被定位手机号码、被定位手机IMEI 号等均可作为提取条件。在不同地域提供的定位方式或对不同业务开放的定位方式可能存在差异，每个被定位号码所在的地域或选择的业务可能不同。因此，针对不同被定位的手机号码，有效的定位策略组合集可能不同。

（2）定位策略判断子单元

定位策略判断子单元在策略提取子单元为用户提取完个性化的定位策略组合集后，结合本次即将进行的定位过程的日期、时间等特征，按照事先设定的判断条件对所提取的定位策略组合集进行对比、判断。判断条件由用户自行导入和设置，如周一～周五、周六～周日，上午、中午、下午等；也可由系统装置提供分类判断条件。在不同的判断条件下，定位策略组合可能不同。例如，以每天属性作为判断条件，周一～周五选择策略组合1，周六～周日选择策略组合2；按照上午、中午、下午属性作为判断条件，上午选择策略组合3，中午选择策略组合2，下午选择策略组合1。若以每天属性作为判断条件，那么周一上午所选定位策略组合为策略组合1；若以上午、中午、下午属性作为判断条件，那么周一上午所选定位策略组合为策略组合3。为了保证定位策略统计分析子单元的模型计算具有统计意义，可以设定在用户进行定位操作最初的一段时间内，如一周，从便于操作的角度出发，业务平台采用统一的定位策略组合为用户提供定位，以获得基础定位策略历史记录库。在设定的统一定位策略组合期限内，定位策略组合不做更新。

（3）定位策略选择子单元

定位策略选择子单元根据定位策略判断子单元的判断结果，选择相应的定位策略组合，供本次即将进行的定位过程使用。本次定位选择的定位策略组合可能和前一次定位选择的定位策略组合不同。

（4）定位策略记录子单元

定位策略记录子单元对刚完成定位过程并成功获得定位结果的定位策略进行记录并保存至用户成功完成定位的历史定位策略记录库。定位过程按照选定的定位策略组合执行，成功获取定位结果的定位策略可能是定位策略组合中第一个定位策略，也可能是定位策略组合中的其他定位策略。

（5）定位策略统计分析子单元

定位策略统计分析子单元建立定位策略统计分析模型，定义模型自变量和因变量，制定模型检验标准。接收来自定位策略记录子单元的、针对每个被定位号码的历史定位策略记录样本并作为模型的输入，同时输出计算结果。针对模型计算结果进行解释分析，给出新的定位策略组合。

（6）定位策略更新子单元

定位策略更新子单元将定位策略统计分析子单元分析提供的定位策略组合与现有定位策略组合进行比较，如果新定位策略组合与现有定位策略组合集中的某一定位策略组合相同，则不做更新；如果新定位策略组合与现有定位策略组合集中的所有定位策略组合都不相同，则将新的定位策略组合添加至定位策略组合集。

（7）定位策略保存子单元

定位策略保存子单元提供定位策略更新子单元更新的定位策略组合集的保存功能，供定位策略提取子单元提取调用。

（8）定位计算单元

定位计算单元根据定位策略选择子单元选择的定位策略按照定位策略顺序进行定位，并对定位结果进行计算。定位过程可以由定位业务平台独立完成、被定位终端独立完成或定位业务平台和被定位终端交互完成。成功完成定位过程的定位策略可能为所选定位策略组合的第一种定位策略，也可能为所选定位策略组合的其他定位策略。

（9）定位结果通知单元

定位结果通知单元根据定位计算单元提供的定位结果，按照一定的形式进行组织，并通知指定的用户。定位结果可以是短信内容或彩信图片，也可以是邮件内容等其他形式。通知用户的形式可以是短信、彩信、站内信或邮件等形式。定位位置信息可以通过业务平台发给指定人员，也可以通过移动终端发给指定人员。

2.3 策略具体的实现步骤

第1 步：定位策略提取子单元根据用户号码或其他可判别用户属性的条件，从定位策略保存子单元为用户提取个性化的定位策略组合集，并输出给定位策略判断子单元。

第2 步：定位策略判断子单元根据判决条件，结合本次即将进行的定位过程的日期、时间等特征，按照事先设定的判断条件对所提取的定位策略组合集进行对比判断。

第3 步：定位策略选择子单元根据定位策略判断子单元的判断结果，选择相应的定位策略组合，供本次即将进行的定位过程使用。

第4 步：定位计算单元按照定位策略选择子单元选择确定的定位策略组合，执行定位过程操作。

第5 步：如果定位过程成功获得定位结果，那么告知定位结果通知单元和定位策略记录子单元；如果定位过程未成功获得定位结果，那么告知定位结果通知单元本次定位失败。

第6 步：如果本地定位成功，定位结果通知单元将定位位置信息发送给指定用户； 定位策略记录子单元记录本次成功获得定位信息的定位策略并执行以下步骤； 如果定位结果通知单元收到本次定位失败信息，则通知指定用户本次定位失败，同时结束本次定位操作。

第7 步：定位策略统计分析子单元接收来自定位策略记录子单元提供的本次成功完成定位的定位策略，更新至被定位号码的历史定位策略库，作为模型的输入，输出计算结果。针对模型计算结果进行解释分析，给出新的定位策略组合。

第8 步：定位策略更新子单元将定位策略统计分析子单元分析提供的定位策略组合与现有定位策略组合进行比较，如果新定位策略组合与现有定位策略组合集中的某一定位策略组合相同，则不做更新；如果新定位策略组合与现有定位策略组合集中的所有定位策略组合都不相同，则将新的定位策略组合添加至定位策略组合集。

第9 步：定位策略保存子单元提供定位策略更新子单元更新的定位策略组合集的保存功能，供定位策略提取子单元下次执行定位过程时提取调用，本次定位过程结束。

3 个性化定位策略的应用效果

传统的定位技术主要包括GPRS、WLAN、RFID、ZigBee、UWB 等定位技术[3,4]。与现有的定位技术相比，采用本定位策略，可实现以下效果。

第一，可以针对不同业务下的被定位号码或同一业务下的不同被定位号码，自动优选个性化的定位策略组合。现有技术只能提供单一的定位策略或单一固定的回退策略。

第二，能够在兼顾成功率和定位精度的前提下提高定位速度。在现有技术下，假设采用单一的固定回退策略为用户提供定位服务，这样能取得比单一定位方式下整体定位成功率高的定位成功率，如“先Wi-Fi 再GPS”。假设被定位手机周一～周五都处于城市市区室内的Wi-Fi 覆盖场景（如小学上学期间），周六～周日处于城市郊区无Wi-Fi 覆盖场景。那么每周的周六～周日被定位手机的定位请求也都需要以“先Wi-Fi 再GPS”的方式加以满足。每次的定位过程时间大致等于Wi-Fi 方式的定位失败时间加上GPS 方式的定位成功时间。

采用本策略，通过动态的定位策略组合优化，遇到这种规律性的空旷室外定位场景的定位请求，可以个性化地选择GPS 定位作为优先定位方式的定位策略组合，直接优先采用GPS 方式进行定位，从而减少了因Wi-Fi 方式的定位尝试失败而产生的时间，进而提高了定位速度。

第三，能够有效地降低频繁且范围相对固定的定位业务给运营商定位平台带来的压力。在现有技术下，同样假设采用单一的固定回退策略对用户提供定位服务。但由于被定位手机对定位方式的支持程度不够，或定位平台业务过于繁忙，或定位终端所处定位场景比较特殊等原因，会频繁出现针对某次定位需求而需要进行多次定位尝试的结果。例如，定位回退策略是“先GPSOne 后基站”，而被定位手机不支持GPSOne 芯片，那么针对该被定位手机的定位需求都需要先发起一次必然会失败的GPSOne 定位尝试和一次可能成功的基站定位尝试，从而分别对GPSOne 定位平台和基站定位平台各产生一次压力（目前的低端手机大部分都不支持GPSOne 芯片）。

采用本专利，通过动态的定位策略组合优化，遇到不支持GPSOne 芯片的被定位手机的定位请求，可以个性化地选择基站定位作为优先定位方式的定位策略组合，直接优先采用基站方式进行定位，从而直接减少了对GPSOne 定位平台的业务请求和计算压力。

第四，有效地降低用户定位终端的耗电量。在现有技术下，同样假设采用单一的固定回退策略对用户提供定位服务，如“先GPS 再基站”。假设被定位手机在周一~周五的上午3 个小时和下午3 个小时的时段内都处于室内场景（如小学上学期间），定位间隔被设定为20 min，即每隔20 min 发起一次定位请求。并且假设这些室内定位场景都无法通过GPS 定位获得位置信息。那么每周将有5×6×3=90 次失败的寻找GPS 信号及定位尝试，由此对被定位手机产生90 次无效率的耗电过程。

采用本专利，通过动态的定位策略组合优化，遇到这种规律性的室内定位场景的定位请求，可以个性化地选择基站定位作为优先定位方式的定位策略组合，直接优先采用基站方式进行定位，从而帮助被定位手机降低耗电量，延长被定位手机的待机时间。

4 结束语

移动定位技术的使用场景越来越多，给社会带来了更多改变，目前，针对周期性的监控定位应用存在诸多问题。本文提出的定位策略解决了针对不同用户优选个性化定位策略，在兼顾定位成功率和定位精度的前提下，快速完成定位的技术难题，可应用于改进现有对于老人或儿童手机监护业务，提高经济效益和社会效益。本策略同样适用于活动范围相对固定的外勤监控业务，如公交营运监控、快递人员工作监控等。

[1]SOO M F，CHRISTOPHER H，LEE W M.Dynamic WAP Application Development[Z].Manning Publications Company，2001.

[2]金辉.位置服务和移动定位技术研究[D].东南大学，2006.

[3]MORGAN STANLEY.Mobile Internet research report[EB/OL].http://www.morganstanley.com/about-us-articles/4659e2f5-ea51-11deaec2-33992aa82cc2.html，2009.

[4]张明华.基于WLAN的室内定位技术研究[D].上海交通大学，2009.