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LBS整合服务的设计与装置应用
 

【作者: 籃貫銘】2008年01月03日 星期四

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自GPS系统开放进入大众市场予一般民众使用后,许多的GPS装置与设备便开始雨后春笋的出现,包含车用导航装置、PND以及具导航功能的智能型手机纷纷问世,逐渐促成GPS产业成型。目前各大导航装置除了诉求导航与定位功能之外,还强调提供实时的信息服务,包含实时交通信息、天气数据、网络链接、广播及美食电影等生活情报的加值服务,于是结合GPS定位技术与行动信息的行动定位服务(Location based service;LBS)便逐渐展路头角,成为导航应用里的一个重要环节。


LBS服务概述

LBS是行动通讯加值服务的一种,为透过一组定位技术来取得用户所在位置相关信息,以提供用户或相关之他人、及通讯系统完成各种与位置相关的服务之业务。


LBS除了可以提供如道路指引、餐厅查询等个人化的服务外,结合金融与追踪的整合型商用服务目前也正如火如荼的展开,由于可透过PND及手机等个人行动装置来提供,因此潜藏着庞大的商机。目前LBS的应用范畴可分为四大类(如表一),分别为定位服务(Tagging)、追踪服务(tracking)、导航服务(tracing)及商务服务(m-commerce),包含天气播报、餐厅信息、人员及货物追踪、行动交易等应用都属范畴之内,而主要的功能则为身分辨识、跨区追踪与用户定位等三项。


(表一) LBS的应用范畴

服务项目

服务应用领域

定位服务(Tagging)

天气播报、用餐信息、停车信息、ATM显示、大众运输系统查询、新闻与当地活动

追踪服务(tracking)

道路救援、人身安全、人员追踪、119、110、员工管理、车辆管理、货物管理、宠物寻找

导航服务(tracing

道路或驾车指引、实时路况、餐厅指引

商务服务(m-commerce)

行动交易、分区计费、特定事件及地点计费


目前推动LBS市场主要来自汽车制造商和手机电信业者两股力量,此外也包含政府相关的定位服务法令。在美国,汽车商会将LBS作为区隔市场的配备和服务,如交通意外发生时,车商便可以迅速到达现场协助处理。此外,车用计算机也会LBS导航服务,并成为车商和顾客间的沟通平台,且车商也能透过车用计算机上所收集到的道路驾驶数据,作为汽车设计或降低制造成本的参考信息。据了解,多数的车厂皆表示未来会将LBS硬件作为标准配备,结合车用计算机的DVD、电视与数字卫星广播等功能,作为提供整体服务的接口。


而在欧洲地区,则以发展个人LBS定位服务为主,除了提供一般个人所在位置附近的景点查询与导航服务外,还会提供包括手机地址查询、随身地图、导航、订房、订票或订位、个人安全、停车查询、或根据个人喜好所设定的商业广告等整合式行动管理(mobilitymanagement)服务,这将是未来欧洲地区LBS发展的趋势。


LBS服务架构与定位技术

系统架构

首先,定位服务必须由终端装置内建的GPS或由无线网络辅助计算出用户的位置,然后将之坐标传递到系统营运业者的行动定位处理中心(MobilePositioningCenter;MPC),MPC是一个可支持所有电信系统规格的网关(gateway),负责处理坐标信息后,再传递到定位服务器进行服务的提供。定位服务器收到坐标信息后,便把XY坐标与地图数据库做结合,而整合后的数据便可作为各种定位应用的基础,最后再将这些应用服务回传给用户的终端装置,或者是其他授权使用此信息的组织(如图一)。



《图一 行动定位系统运作架构》 - BigPic:757x237
《图一 行动定位系统运作架构》 - BigPic:757x237

接口与标准

由于LBS属跨平台的整合式服务,需与无线通信、因特网、数字内容、地理信息及平台业者合作,必须在各种无线网络环境中进行数据交换和传输,因此需要订定GIS与无线通信的接口标准与协议。基于这个需求,30多家业者便与「开放式地理信息系统协会(OpenGISConsortium,OGC)」合作,发展「开放式定位服务草案」(OpenLocationServicesInitiative,OpenLS),以强化定位服务的全面性,因应各种不同的市场需求。根据OpenLS所定义的核心服务包括下列五类:


(一) 网关服务(gatewayservices):提供定位服务服务器的接口。


(二) 目录服务(directoryservices):提供用户在线协助,以查询特定地点、产品、服务或以距离为条件定义出的范围。


(三) 路径服务(routeservices):提供导航用的起点与终点间的路径,并可指定会路经的航点,而路径也可根据不同模式来作选择。


(四) 地理编码服务(geocodeservices):提供坐标与地址间的转换服务。


(五) 显示服务(presentationservices):提供地图或地理特征的绘图和显示服务。



《图二 LBS服务概念图》 - BigPic:708x435
《图二 LBS服务概念图》 - BigPic:708x435

定位技术种类与AGPS技术

目前定位的技术种类有以下数种(如表二),而通常定位的精确度越高成本也相对高。而根据美国E911法案的规定,对于定位精确度有很高的要求,目前仅有AGPS通过E911标准。AGPS与传统GPS最大的差别就是使用了一个AGPS定位辅助服务器(AssistanceServer),此服务器不但能接收GPS信号,还可进行导航规划之运算。


此外,传统的GPS接收必须在空旷无遮蔽的地点,同时接收到3~4颗卫星的信号才能完成定位,且进行信号处理和定位运算需要花费很多时间和电力,而AGPS是由服务器端来接收GPS卫星信号和进行定位运算,因此消耗的电力和时间都较少。由于AGPS只需将收到的GPS信号传回服务器,即便在讯号微弱的地点,也可以藉由服务器的运算,来找出较为精确的位置,因此,相较于仅由GPS接收器进行定位和运算的方式,AGPS系统可明显提升定位运算效能。


(表二) LBS的定位技术种类

技术

基础

精确度/适用区域

建置需求

建置成本

Cell-ID

Network-Based

100m~数公里/都会区

不须更新现有网络系统与硬件

E-OTD

不须更新现有网络系统与硬件

Network-Based(终端辅助)

50~500m/全区

须更新软件

AGPS

成本较低系统设备成本高

5~50m/全区

须更新硬件

成本较低系统设备成本低

GPS

Handset-Based

5~50m/市郊或乡村

须更新硬件

5~50m/市郊或乡村


LBS服务的装置应用

目前的GPS导航产品大致可分为车用导航(OBU)、PND及GPS手机等三大类,每种装置由于装置设计与使用特性不尽相同,因此在提供LBS服务时也会有所差异。


车用导航系统

基本的车用导航系统包含电子地图、自动定位、驾驶路线规划等三大主要服务。但目前由于车用显示面板已由过去的单色液晶转换成高彩面板,因此大大扩展了定位服务应用的可能性,加上结合DVD多媒体影音、MP3拨放及数字相机的功能,让车用LBS服务也更佳贴近生活,此外,与陀螺仪和加速度传感器等组件的应用也让车用导航的准确性更加提高,而包含夜间辩视系统与车辆与行人警告系统等,也都陆续的被整合至装置中,防止有意外发生时,能够在第一时间进行通报,降低意外伤害。


可携式导航装置(PND)

可携式导航产品在使用上与应用上都较车载系统方便,也能让驾驶者更容易取得指令。其功能包含以下:


  • ●2D与3D的导航地图


  • ●丰富多样的地图与地标种类


  • ●友善的使用接口


  • ●快速的搜寻接口


  • ●个人化的数据查询


  • ●高容量的储存空间



此类的导航产品在设计上可与数字电视与数字广播结合,适时提供实时的交通事故讯息,或者用户设定相关的饭店和停车的信息等更动态的服务。此外,用户接口的设计也是一大关键,提供简易且容易上手的操作模式,对于拓展市场相当有益。


GPS手机

由于手机的广泛普及与便利性等优势,吸引了众多厂商投入手机整合GPS功能的产品设计,因此未来具备GPS功能的手持装置将是一大发展趋势。目前GPS导航手机有两个主要的解决方案:


  • ●采用Qualcomm的GPSone


  • ●内建或外接GPS芯片模块



Qualcomm的GPSone技术是将GPS整合到CDMA手机芯片内,再透过CDMAIX网络来提供辅助信息给终端器。此解决方案的最大优势为低成本,手机制造商无须支付过多的成本,便能取得GPS定位服务;而内建GPS芯片模块的方式则多用在高阶手机上,透过智能手机本身的功能来提供导航应用,另一种外接式的GPS模块,则是利用蓝牙联机与智能手机结合,此模式也提供了GPS商进入手机市场的机会。


目前手机的GPS应用仍有许多的困难存在,包含手机对GPS卫星讯号接受的敏感度低、屏幕过小及消耗的电力过高等,都是待克服的问题。


LBS服务市场现况

亚太地区

亚太地区以日本和韩国为最主要的两个国家。在日本方面,日本电信业者早在2000年起便开始推出行动定位服务,透过和平台供货商与内容提供商的合作,提供了多项的LBS服务。日本的LBS服务内容丰富,包括气象预报、电子地图、交通信息、餐厅旅馆预约、城市导览、小孩与老人安全追踪、行人导航、紧急信息以及货物追踪管理等。


(表三) 日、韩LBS技术与种类

日本

韩国

定位技术

PDC系统:Cell-ID
CDMA系统:AGPS

CDMA系统:AGPS(2002年开始导入)
(三大行动电信业者均属CDMA系统)

LBS类型

NTT DoCoMo:1、2、3、4、5、6
KDDI:1、2、3、4、5、6
Codafone(Softbank):2、3、4、5

SKT:1、2、3、4、5、6
KTF:1、2、3、4
LGT:1、2、3、5

主要终端

多数手机已内建AGPS芯片。KDDI70%以上手机内建AGPS芯片

多款手机已内建AGPS芯片

法令规定

2007年4月后上市的手机皆须具备GPS功能

韩国通信及情报部(MIC)已通过隐私保护法令,并成立产业协会进行推动

1警急救援、2地方信息、3.追踪保全、4导航应用、5休闲娱乐、6企业应用


日本之所以能够的推动LBS服务,最主要的原因为电信业者与终端制造商间的紧密合作,加上与第三方(third-party)间的紧密互动也是成功关键。以NTT DoCoMo为例,其推出一个整合的应用平台「DoCoMo Location Platform;DLP」,让所有的内容业者都能在统一的接口下开发定位服务;另一家电信商KDDI,则与多家手机制造商合作,推出多款价格低廉的A-GPS手机供用户选择,提高用户使用LBS的意愿。


而在南韩方面,由于CDMA网络建设普及,行动服务应用也非常广泛的因素,所以拥有极佳的先天体质,加上南韩政府的全力推广,使得南韩的LBS服务非常蓬勃。目前南韩已通过隐私权保护的法令,也成立相关的定位服务产业协会(Location Based Services Industry Council),促使南韩的定位服务更快速的发展。


美国地区

美国是最早制定行动定位服务法令的国家,但其发展就不如日韩等国家快速,其主因为美国行动通讯系统众多,而为了配合FCC的法令,因此业者必须投入大笔资金在网络系统设备的更新,造成多数业者只专心在应付FCC的法令规范,而忽略了LBS应用服务的开发。但自2006年开始,随着E911政策的系统设备更新逐步完成,美国电信业者也开始在LBS的服务上开始有新的布局,以Sprint为例,其在并购Nextel之后,便开始进入消费市场,推动导航与家庭安全定为服务,而Verizon Wireless也在2006年1月与Motorola合作,推出「VZ Navigator」的导航应用与POI查询。目前美国的电信业者也已开始加重LBS应用服务的业务推广。


欧洲地区

欧洲地区的移动电话与行动数据服务普及率,是全球仅次于亚太的区域之一。在过去,欧洲主要以跟随美国FCC的法令制度,订定相关的服务规范,但自2003年1月开始,欧洲颁布了一项E112法令,让电信业者拥有自行选择定位技术与实施时程的自主权,因为绝大多数的电信业者都是采用GSM系统,促使欧洲电信业者基于投资报酬率的考虑,选择以Cell-ID为基础来提供定位服务,所以服务内容多半还是局限于气象信息、交通路况、餐厅搜寻等的地方信息服务,较少有业者推出高精准度的定位服务。由于欧洲的E112法案并不如美国E911法案有影响力,因此相对的推广成效也不如美国,而欧洲地区的LBS市场是否能快速成长,则决定在电信业者的态度。


结论

由于欧洲的E112法案并不如美国E911法案有影响力,因此相对的推广成效也不如美国,而欧洲地区的LBS市场是否能快速成长,则决定在电信业者的态度。LBS服务为整合式的产业,有赖上下游的业者彼此通力合作才能促成,政府的法令并非是绝对的推动助力。以北美为例,北美身为最早完成法令制度的地区,但推动成效却不佳其中,由此便可看出LBS产业关键并不在政府身上,电信服务商为促成此一产业成型的重要角色。从日、韩的发展经验来看,拥有合作紧密的LBS产业炼才是成功之钥。


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