杜武恭，杜惠英/Du Wugong，Du Huiying

（1.中國廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司 北京100045；2.北京信息科技大學(xué)信息管理學(xué)院 北京100192）

1 引言

隨著移動終端的逐漸普及和移動定位技術(shù)的不斷提高，人們越來越多地把移動終端作為一種監(jiān)護(hù)手段?，F(xiàn)在常見的監(jiān)護(hù)方式是：業(yè)務(wù)監(jiān)護(hù)人為被監(jiān)護(hù)人配備移動終端，通過獲取被監(jiān)護(hù)人的位置信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對老人、小孩、寵物、貴重物品等的監(jiān)護(hù)。實(shí)現(xiàn)形式主要包括被監(jiān)護(hù)人進(jìn)出預(yù)先設(shè)好的電子圍欄發(fā)出報(bào)警或者當(dāng)兩個終端相互距離超過安全距離發(fā)出報(bào)警等。當(dāng)監(jiān)護(hù)人和監(jiān)護(hù)對象同時攜帶手機(jī)（或移動終端），且兩個終端距離超過安全距離時，啟動報(bào)警。報(bào)警后，通過定位技術(shù)將被監(jiān)護(hù)對象手機(jī)（或移動終端）的具體位置信息發(fā)給監(jiān)護(hù)人。

現(xiàn)有的定位策略中，僅能提供通用的模式，即采用單一的定位時間間隔的機(jī)制對監(jiān)護(hù)對象進(jìn)行定位，輸出監(jiān)護(hù)對象的位置信息，將該信息傳遞給監(jiān)護(hù)人。然而，一旦發(fā)生報(bào)警，監(jiān)護(hù)人會非常著急，需要更及時、更頻繁地獲取監(jiān)護(hù)對象的位置信息，這是現(xiàn)有定位策略無法解決的。

2 定位系統(tǒng)現(xiàn)狀

1996年6月，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）采納了一份報(bào)告并通過一項(xiàng)法令來強(qiáng)制推行 “911 無線服務(wù)（E911）”。該法令要求無線移動通信運(yùn)營商將主叫移動電話號碼轉(zhuǎn)發(fā)到“911”，并提供始發(fā)移動電話（MS）的位置。對于基于手機(jī)的解決方案，F(xiàn)CC要求無線運(yùn)營商可以將67%的呼叫定位在50 m的范圍內(nèi)，95%的呼叫定位在米級范圍內(nèi)。該法令推動了美國全球定位服務(wù)的應(yīng)用，也是移動位置服務(wù)（Location Based Service，LBS）的開始。移動位置業(yè)務(wù)又稱定位服務(wù)，是通過移動網(wǎng)絡(luò)獲取移動終端用戶的位置信息，提供給該用戶本人或通信系統(tǒng)的一種增值業(yè)務(wù)。目前技術(shù)上實(shí)現(xiàn)移動定位的方案有兩類：基于移動網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)方案和輔助衛(wèi)星的定位技術(shù)方案。其中，手機(jī)話音或短信息定位技術(shù)屬于前者，話音或短信中包含發(fā)送者的地理位置信息，接收端服務(wù)器通過解析接收數(shù)據(jù)，讀出發(fā)送者位置的經(jīng)緯度，并輸入警用地理信息系統(tǒng)中，將位置顯示在電子地圖上[1]。

歐盟委員會也在2002年發(fā)起了類似的法案E112。到2006年，25 個歐盟國家中，7 個具備了可實(shí)施E112的條件，3 個已局部實(shí)施，9 個實(shí)現(xiàn)了E112 基礎(chǔ)設(shè)施的升級[2]。

目前，國內(nèi)外關(guān)于定位服務(wù)的研究主要針對LBS 應(yīng)用和定位技術(shù)方面。全球范圍內(nèi)流行的LBS服務(wù)有五大類，見表1。

如今LBS的應(yīng)用已經(jīng)覆蓋了電子地圖、位置搜索、交通導(dǎo)航、餐館、旅館、停車場等興趣點(diǎn)以及推薦、旅行指南、出行指南、兒童、老人、重癥病人監(jiān)護(hù)、位置交友等諸多領(lǐng)域[2]。瑞典的TASS 公司等新研制了一種基于Android 手機(jī)的移動健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個無線接口，通過SDIO 接口與手機(jī)交互，該接口作為橋梁實(shí)現(xiàn)手機(jī)與體域無線網(wǎng)（BAN）的數(shù)據(jù)交互，能采集ECG、EEG 等多種生理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的分析與報(bào)警功能在Android平臺的軟件中實(shí)現(xiàn)[3]。浙江大學(xué)的文耀峰等人[4]研究了一種實(shí)時的心率和跌倒檢測系統(tǒng)：采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各個信號到PDA的匯集；采用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能；使用兩個電極采集心電信號，在PDA 上用小波分析做心電信號預(yù)處理，然后采用一種投票表決的方法提取心率；采用三軸加速度傳感器采集腹部位置加速度數(shù)據(jù)，使用閾值法實(shí)現(xiàn)對跌倒事件的檢測。

3 定位系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程

一般的移動定位系統(tǒng)包括監(jiān)護(hù)對象移動終端、監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)管理平臺和監(jiān)護(hù)人手機(jī)。其中，監(jiān)護(hù)對象移動終端可以是手機(jī)、跟蹤器、PAD 等移動終端。監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)管理平臺包括報(bào)警模式管理模塊、定位終端管理模塊和定位模塊。本文在監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)管理平臺中新增了報(bào)警模式策略模塊，用于報(bào)警模式策略制定，設(shè)置報(bào)警模式下監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)對應(yīng)業(yè)務(wù)等級、定位間隔等，進(jìn)而提供報(bào)警模式下可選用的定位頻次和定位等級。電信業(yè)務(wù)定位平臺設(shè)計(jì)若干定位業(yè)務(wù)等級，對于等級高的業(yè)務(wù)提供優(yōu)先的定位服務(wù)，同時電信定位平臺可以提供不同的定位時間間隔，針對等級越高的業(yè)務(wù)，可以提供間隔時間越短的定位頻次服務(wù)。

一般業(yè)務(wù)流程簡述如下。

①監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)管理平臺根據(jù)定位業(yè)務(wù)等級、業(yè)務(wù)等級對應(yīng)的最短定位時間間隔等參數(shù)，制定報(bào)警模式定位策略。

②監(jiān)護(hù)人手機(jī)和監(jiān)護(hù)對象移動終端開啟射頻信號，兩個終端建立射頻鏈接，互相檢測對端信號強(qiáng)度。

③當(dāng)兩個終端之間的信號強(qiáng)度及變化率滿足報(bào)警條件，即觸發(fā)報(bào)警信號。監(jiān)護(hù)對象移動終端把報(bào)警信號上傳給監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)管理平臺；監(jiān)護(hù)人手機(jī)啟動自定位，獲取自身位置信息。

④監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)管理平臺收到監(jiān)護(hù)對象移動終端上報(bào)的報(bào)警信號后，根據(jù)報(bào)警模式定位策略對監(jiān)護(hù)對象移動終端進(jìn)行定位，獲取持續(xù)更新的監(jiān)護(hù)對象移動終端的位置信息，并將監(jiān)護(hù)對象移動終端的位置信息持續(xù)發(fā)給監(jiān)護(hù)人手機(jī)。獲取位置信息的方法包括GPS 定位、GPSOne 定位、基站定位、Wi-Fi 定位、混合定位等方式。監(jiān)護(hù)對象移動終端位置信息可以通過平臺發(fā)到監(jiān)護(hù)人手機(jī)，也可以通過監(jiān)護(hù)對象移動終端發(fā)到監(jiān)護(hù)人手機(jī)。

⑤監(jiān)護(hù)人手機(jī)計(jì)算自身和監(jiān)護(hù)對象移動終端的相對距離和方位。監(jiān)護(hù)人手機(jī)可以通過客戶端方式進(jìn)行顯示，此處的位置信息為系列位置信息，且不斷更新變化。

⑥監(jiān)護(hù)人手機(jī)通過短信、客戶端或Web的方式告訴監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)管理平臺停止報(bào)警模式定位服務(wù)。

表1 全球范圍內(nèi)流行的LBS 應(yīng)用分類

4 定位策略建模及分析

4.1 對所涉及的術(shù)語進(jìn)行定義

（1）監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)

監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)是由運(yùn)營商提供的基于移動定位技術(shù)延伸出來的一種業(yè)務(wù)，一般涉及監(jiān)護(hù)人和被監(jiān)護(hù)人。在具體業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)中，監(jiān)護(hù)人和被監(jiān)護(hù)人均以移動終端的方式參與到業(yè)務(wù)中。監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)模式分為一般業(yè)務(wù)模式和報(bào)警業(yè)務(wù)模式。根據(jù)不同需求和網(wǎng)絡(luò)提供的能力水平可以設(shè)計(jì)出不同等級的業(yè)務(wù)。高等級業(yè)務(wù)可以享受更頻繁的定位服務(wù)，低等級業(yè)務(wù)可享受的定位服務(wù)頻次相對較低。

（2）監(jiān)護(hù)人

監(jiān)護(hù)人是指業(yè)務(wù)訂購方，監(jiān)護(hù)人對應(yīng)的移動終端通常是手機(jī)，主要用于發(fā)起業(yè)務(wù)訂購請求、取消業(yè)務(wù)、接收被監(jiān)護(hù)人的位置信息等。

（3）被監(jiān)護(hù)人

被監(jiān)護(hù)人是指位置信息貢獻(xiàn)方，由于安全監(jiān)護(hù)等需求被監(jiān)護(hù)人監(jiān)護(hù)。被監(jiān)護(hù)人終端通過接收監(jiān)護(hù)人信息或定位平臺信息進(jìn)行定位，自主完成或與平臺配合完成終端位置信息的計(jì)算和報(bào)送。

4.2 定位策略模型建立

報(bào)警模式定位策略模型結(jié)合監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)對應(yīng)的定位等級、定位允許時間間隔，設(shè)置緊急報(bào)警模式，并提供緊急報(bào)警模式下的追蹤定位服務(wù)。

不同的業(yè)務(wù)等級和定位模式可以組合出不同的具體定位策略。

以監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)等級、定位時間間隔作為主要輸入，給出報(bào)警模式下的定位策略。以此為依據(jù)，對監(jiān)護(hù)對象進(jìn)行持續(xù)定位，最后輸出持續(xù)更新的監(jiān)護(hù)對象的位置信息。

假定監(jiān)護(hù)人選擇的監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)報(bào)警模式下對應(yīng)的業(yè)務(wù)定位等級為F′（s），業(yè)務(wù)模式為F′（b），在時間長度為T的周期內(nèi)定位次數(shù)為F′（T，t），通過定位獲得的監(jiān)護(hù)對象的位置信息為F（t，p）。

其中，F(xiàn)′（s）、F′（b）、F′（t）、F′（T，t）、F（t，p）分別是以s、b、t、（T，t）、（t，p）為自變量的函數(shù)。

并且，滿足s 在業(yè)務(wù)等級范圍內(nèi)取值，如業(yè)務(wù)等級分為4 級，則s 取值為1、2、3、4，數(shù)字越小，業(yè)務(wù)等級越高；b 為業(yè)務(wù)模式，分為一般模式、報(bào)警模式，取值分別為1、2；t 代表時間間隔，大于等于網(wǎng)絡(luò)允許的最小時間間隔，業(yè)務(wù)等級越高，F(xiàn)′（t）越?。籉′（s）滿足同一個時間段內(nèi)，報(bào)警模式給出的定位結(jié)果數(shù)量比一般模式多；p 代表位置經(jīng)緯度信息。

報(bào)警模式下，在時間長度為T的周期內(nèi)，最終輸出的持續(xù)更新的系列位置信息為F′（t，p），由下式表示

F′（t，p）= F（F′（s）×F′（T，t）×F′（b），p）

上述函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，可根據(jù)具體監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)場景進(jìn)行設(shè)定，保證其滿足上述約束條件即可。該函數(shù)的一種簡單實(shí)例如下：

F′（s）=1/s；F′（T，t）=T/t；F′（b）；

F′（t，p）= F（1/s×b×T/t，p）

其中，1/s×b 不小于網(wǎng)絡(luò)能力允許的最小時間間隔。

4.3 結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行模型分析

由于受到定位服務(wù)平臺的定位計(jì)算能力和終端耗電量的限制，定位時間間隔不能設(shè)計(jì)得過短，否則容易導(dǎo)致定位失敗和被定位移動終端沒電。通常情況下，時間間隔為5 min。在學(xué)生上學(xué)期間，將每節(jié)課設(shè)定為50 min，那么可認(rèn)為在50 min 內(nèi)，被監(jiān)護(hù)人的位置相對固定，因此，對于學(xué)生的監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)，可將定位時間周期設(shè)為50 min。

在定位時間間隔t=5 min，定位時間周期T=50 min的情況下：

當(dāng)業(yè)務(wù)等級s=1，業(yè)務(wù)模式b=1（一般模式）時，F(xiàn)′（t，p）為10 個位置信息點(diǎn)，分別為P1、P2、…、P10；

當(dāng)業(yè)務(wù)等級s=1，業(yè)務(wù)模式b=2（報(bào)警模式）時，F(xiàn)′（t，p）為20 個位置信息點(diǎn)，分別為P1、P2、…、P20；

當(dāng)業(yè)務(wù)等級s=2，業(yè)務(wù)模式b=1（一般模式）時，F(xiàn)′（t，p）為5 個位置信息點(diǎn)，分別為P1、P2、…、P5；

當(dāng)業(yè)務(wù)等級s=2，業(yè)務(wù)模式b=2（報(bào)警模式）時，F(xiàn)′（t，p）為10 個位置信息點(diǎn)，分別為P1、P2、…、P10。

可以看出，當(dāng)監(jiān)護(hù)人選擇高等級業(yè)務(wù)的情況下，一旦被監(jiān)護(hù)人的終端被判斷為離開了安全區(qū)域的電子圍欄或安全區(qū)域，那么將會比選擇低等級業(yè)務(wù)的情況下獲得的位置信息數(shù)量多1 倍，比低等級業(yè)務(wù)一般模式下的定位信息數(shù)量多3 倍，從而大大提升了監(jiān)護(hù)人在緊急情況下對于被監(jiān)護(hù)人位置信息的獲取需求，采取更加準(zhǔn)確、有效的針對性措施。相反，如果監(jiān)護(hù)人選擇的是低等級業(yè)務(wù)，那么各種情況下，其獲得被監(jiān)護(hù)人位置信息的數(shù)量都將比選擇高等級業(yè)務(wù)時少。

5 結(jié)束語

與一般的定位報(bào)警策略相比，本文增加了報(bào)警情景模式的定位策略，并且通過具體策略模型給出了實(shí)施建議。相比已有的定位報(bào)警策略，更有利于充分挖掘運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)、終端和平臺的定位能力，更有利于發(fā)揮緊急情況下運(yùn)營商定位能力的作用。通過引入報(bào)警模式定位策略系統(tǒng)以及在業(yè)務(wù)管理平臺預(yù)設(shè)緊急情況下的定位模式，可以提供比普通模式下業(yè)務(wù)等級更高、定位間隔更短等更加頻繁、及時的定位服務(wù)。當(dāng)被監(jiān)護(hù)人的終端發(fā)出報(bào)警后，業(yè)務(wù)管理平臺馬上啟動報(bào)警模式下的定位服務(wù)，按照事先設(shè)好的最短定位時間間隔，不斷地和被監(jiān)護(hù)人移動終端協(xié)同，獲取被監(jiān)護(hù)人的位置信息，并且向監(jiān)護(hù)人提供監(jiān)護(hù)對象的位置信息。在監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)中，使用本策略模型可以改進(jìn)現(xiàn)有對于老人、兒童、寵物、貴重物品等的監(jiān)護(hù)業(yè)務(wù)，幫助監(jiān)護(hù)人更有效地采取對被監(jiān)護(hù)人的緊急行動措施，實(shí)現(xiàn)通信行業(yè)應(yīng)用用戶的規(guī)模發(fā)展，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1]劉宇，朱仲英.位置信息服務(wù)（LBS）體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].微型電腦應(yīng)用，2003，19（5）：5-7.

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[4]LEUVEN，BELGIUM，EINDHOVEN.Monitoring your health with your mobile phone[EB/OL].http://www2.imec.be/be_en/press/imecnews/wirelesshealthnecklaceinterface.html，2010.

[5]文耀峰.一種實(shí)時的跌倒姿態(tài)檢測和心率監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究[D].浙江大學(xué)，2008.