作者 | 涂承燁

一、什么是LBS

什么是LBS？LBS就是基于位置的服務(wù)，英文名Location Based Service。LBS是利用各類(lèi)型的定位技術(shù)來(lái)獲取定位設(shè)備當(dāng)前的所在位置，通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向定位設(shè)備提供信息資源和基礎(chǔ)服務(wù)。首先用戶可利用定位技術(shù)確定自身的空間位置，隨后用戶便可通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)獲取與位置相關(guān)資源和信息。LBS服務(wù)中融合了移動(dòng)通訊、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、空間定位、位置信息、大數(shù)據(jù)等多種信息技術(shù)，利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新和交互，使用戶可以通過(guò)空間定位來(lái)獲取相應(yīng)的服務(wù)。

LBS有主要如下幾種模式：

• 超寬帶 （UWB）室內(nèi)定位技術(shù)
• 射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)
• WiFi定位技術(shù)
• 藍(lán)牙定位技術(shù)
• 超聲波室內(nèi)定位技術(shù)
• LED可見(jiàn)光
• 慣性導(dǎo)航（PDR）
• 紅外線
• ZigBee
• 地磁定位

以上模式各有最佳的應(yīng)用場(chǎng)景，各有優(yōu)缺點(diǎn)，這里暫不贅述。

二、LBS與GPS的區(qū)別

很多人，有時(shí)會(huì)把LBS定位和GPS定位混淆在一起，以為是同一種技術(shù)，實(shí)則不然。

基于位置服務(wù)（Location Based Services，LBS）是指圍繞地理位置數(shù)據(jù)而展開(kāi)的服務(wù)，其由移動(dòng)終端使用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)（或衛(wèi)星定位系統(tǒng)），基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取用戶的地理位置坐標(biāo)信息并與其他信息集成以向用戶提供所需的與位置相關(guān)的增值服務(wù)。LBS主要應(yīng)用于封閉的室內(nèi)定位或GPS信號(hào)覆蓋差的室內(nèi)外定位。

全球定位系統(tǒng)（英文：Global Positioning System，GPS ），是美國(guó)研制發(fā)射的一種以人造地球衛(wèi)星為基礎(chǔ)的高精度無(wú)線電導(dǎo)航的定位系統(tǒng)。

GPS是指利用GPS衛(wèi)星，向全球各地全天候、實(shí)時(shí)性地提供三維位置、三維速度等信息的一種無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。能在全球任何地方以及近地空間都能夠提供準(zhǔn)確的地理位置、車(chē)行速度及精確的時(shí)間信息。全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS自問(wèn)世以來(lái)，就以其高精度、全天候、全球覆蓋、方便靈活吸引了眾多用戶。GPS主要應(yīng)用于GPS信號(hào)覆蓋較好且開(kāi)放的室外定位。

三、LBS技術(shù)的應(yīng)用為什么這么重要

近幾年，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能設(shè)備特別是移動(dòng)設(shè)備都嵌入了智能硬件設(shè)備，使得很多崗位的工作過(guò)程中的監(jiān)督、溯源等需求場(chǎng)景也應(yīng)運(yùn)而生，如位置實(shí)時(shí)顯示、歷史軌跡回放、人員考勤、電子圍欄、行為分析、智能巡檢等場(chǎng)景。

而LBS就可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外的精準(zhǔn)定位，達(dá)到業(yè)務(wù)場(chǎng)景的需求精度。

LBS的主要特征包括：

（1）覆蓋范圍廣。對(duì)于LBS服務(wù)體系，企業(yè)一方面要求定位服務(wù)需要覆蓋足夠大的范圍，另一方面要求一定要將室內(nèi)也進(jìn)行全覆蓋，這是因?yàn)長(zhǎng)BS的設(shè)備或者用戶，大部分時(shí)間都是處于室內(nèi)的，所以需要保證可以對(duì)每個(gè)角落進(jìn)行覆蓋。

（2）定位精度高。根據(jù)不同用戶的需求提供不同程度的精確服務(wù)，并且提供用戶選擇精確度的便利，這是手機(jī)定位的一種優(yōu)勢(shì)。

（3）操作簡(jiǎn)便。LBS功能主要基于Web服務(wù)器和LDAP服務(wù)器二者之上。 

（4）應(yīng)用廣泛。LBS包含很多內(nèi)容，多個(gè)行業(yè)、多個(gè)領(lǐng)域都在應(yīng)用LBS服務(wù)，可以根據(jù)服務(wù)對(duì)象的特點(diǎn)，分為：家庭應(yīng)用、行業(yè)應(yīng)用、公共安全應(yīng)用、運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部應(yīng)用。

四、基于射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的智能LBS解決方案

本文主要介紹基于射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的智能LBS解決方案，主要實(shí)現(xiàn)高精度人員實(shí)時(shí)定位；人員實(shí)時(shí)定位軌跡回溯；人員到點(diǎn)事件觸發(fā)提交；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接距離控制感知；標(biāo)簽移動(dòng)靜止行為監(jiān)測(cè)；固定標(biāo)簽拆卸、脫落預(yù)警；低電量預(yù)警；故障預(yù)警等。

4.1、技術(shù)原理

通過(guò)定位錨點(diǎn)低頻信號(hào)（LF）激活范圍內(nèi)標(biāo)簽，并通過(guò)特定定位算法獲得標(biāo)簽所在的區(qū)域與位置， 標(biāo)簽通過(guò)高頻信號(hào)與通訊基站進(jìn)行交互，匯報(bào)位置及狀態(tài)信息情況。這項(xiàng)技術(shù)巧妙性地轉(zhuǎn)換了傳統(tǒng)室內(nèi)定位思路，大大降低區(qū)域定位所需的成本。定位系統(tǒng)采用雙頻技術(shù)，頻率分為915M和125K，125K低頻用于定位信號(hào)穩(wěn)定，邊界清晰， 能精準(zhǔn)區(qū)分各個(gè)區(qū)域，不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)漂移情況，能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)簽精準(zhǔn)位置確定。

精度：室內(nèi)0.2-1m，室外0.2-4m/0.2-10m；

刷新率：高；

信號(hào)穿透性：高；

信號(hào)抗干擾性：高；

標(biāo)簽功耗：低；

基站成本：一般；

標(biāo)簽成本：低；

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)能力：有。

1、  單區(qū)域定位

單個(gè)基站通過(guò)計(jì)算可劃分為內(nèi)部和外部區(qū)域，內(nèi)部區(qū)域范圍可調(diào)。通過(guò)區(qū)域劃分精準(zhǔn)控制標(biāo)簽在內(nèi)外區(qū)域的事件觸發(fā)，根據(jù)不同標(biāo)簽以及不同的標(biāo)簽角色，控制標(biāo)簽在內(nèi)外區(qū)域的不同事件觸發(fā)。

2、  多區(qū)域定位

多個(gè)定位錨點(diǎn)捷聯(lián)組合獲得更大定位覆蓋空間，能夠?qū)崿F(xiàn)全區(qū)域覆蓋，也能夠根據(jù)定位需求進(jìn)行設(shè)備部署（能夠合理有效的控制成本）。多個(gè)定位錨點(diǎn)通訊基站配合提升全域空間精度級(jí)別。

4.2、技術(shù)架構(gòu)

基于最先進(jìn)的定位射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外區(qū)域精準(zhǔn)定位， 彌補(bǔ)了其他定位技術(shù)存在的精度低、 成本高、功耗大、部署復(fù)雜的不足。該架構(gòu)包括基礎(chǔ)硬件、定位引擎和應(yīng)用軟件。

硬件包括通訊基站（也叫閱讀器）、定位錨點(diǎn)（也叫激發(fā)器）、定位標(biāo)簽（也叫電子標(biāo)簽）、控制器。

通訊基站：通訊基站是系統(tǒng)中的核心成員，是接收和采集標(biāo)簽信號(hào)的核心設(shè)備。通訊基站在系統(tǒng)中不僅僅是作為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)， 提供數(shù)據(jù)采集及上傳服務(wù)， 同時(shí)還具備定位錨點(diǎn)的功能，提供精準(zhǔn)區(qū)域定位服務(wù)?；究蔁o(wú)縫接入各類(lèi)標(biāo)簽的物聯(lián)網(wǎng)傳感數(shù)據(jù)，同時(shí)具備定位網(wǎng)絡(luò)和傳感網(wǎng)絡(luò)的綜合服務(wù)能力， 實(shí)現(xiàn)"區(qū)域定位+物聯(lián)網(wǎng)關(guān)"雙重結(jié)合。

定位錨點(diǎn)：在系統(tǒng)中扮演“燈塔”的角色，是喚醒和定位標(biāo)簽位置主要設(shè)備。

定位錨點(diǎn)在系統(tǒng)中有兩個(gè)主要作用：

1、  在錨點(diǎn)范圍內(nèi)將電子標(biāo)簽喚醒，并通知標(biāo)簽進(jìn)入工作模式和發(fā)射周期信號(hào)。

2、  錨點(diǎn)通過(guò)低頻信號(hào)指示強(qiáng)度定位標(biāo)簽所在區(qū)域， 定位系統(tǒng)通過(guò)低頻信號(hào)指示強(qiáng)度結(jié)合特定算法計(jì)算得出標(biāo)簽的位置信息。

定位標(biāo)簽：位于需要被定位的人或物品上，與定位錨點(diǎn)進(jìn)行通信，報(bào)告所在位置。

控制器：可作為定位主機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、事件訂閱， 消息推送；可作為控制主機(jī)，進(jìn)行門(mén)禁控制、道閘控制、電氣控制、聲光控制；可作為管理主機(jī)，進(jìn)行云端管理、行為分析， 并基于Web遠(yuǎn)程管理模式。

同時(shí)，對(duì)外可與行業(yè)應(yīng)用軟件多種形式的集成，形成一體化管控平臺(tái)。

4.3、系統(tǒng)架構(gòu)

功能特性：

• 近距離高精度抗干擾

雙頻RFID技術(shù)采用LF低頻定位和超高頻通信結(jié)合，具備定位精度穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)和高速通信的特點(diǎn)。

• 內(nèi)置移動(dòng)傳感

內(nèi)置移動(dòng)傳感器，高靈敏度陀螺儀，能識(shí)別xyz三軸震動(dòng)幅度，具有震動(dòng)幅度閾值設(shè)置，被運(yùn)用在貴重物品、材料防盜場(chǎng)景。

• 動(dòng)態(tài)休眠技術(shù)

LF低頻具備低功耗的休眠喚醒技術(shù)，被用在需要極低功耗的應(yīng)用場(chǎng)景。能夠快捷更換電池，長(zhǎng)效、簡(jiǎn)便。

• 并發(fā)影響能力

采用注冊(cè)機(jī)制，支持多標(biāo)簽高并發(fā)，支持同一時(shí)間定位海量標(biāo)簽。適合高密度資產(chǎn)定位應(yīng)用。

• 部署維護(hù)簡(jiǎn)要

部署方式支持單點(diǎn)部署（單點(diǎn)測(cè)距與控制）、多點(diǎn)高精度部署，區(qū)域軌跡（網(wǎng)狀）和樓層簡(jiǎn)易部署，區(qū)分樓層（出入口）。

• 多種應(yīng)用模式

模式包括單點(diǎn)測(cè)距、組網(wǎng)定位（蜂窩定位）、區(qū)域存在、移動(dòng)網(wǎng)關(guān)監(jiān)測(cè)。

• 成本可選可控

根據(jù)使用場(chǎng)景和定位精度要求，可繁可簡(jiǎn)，成本可高可低，能夠根據(jù)客戶需求選擇合適的部署方式，有效控制成本。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景

可用于訪客定位、設(shè)備定位、病患定位、母嬰同室、養(yǎng)老定位、犯人定位、獄警定位、安全生產(chǎn)、崗位狀態(tài)、礦山人員定位、工廠廠區(qū)、云端應(yīng)用(校園安全云平臺(tái)、金融系統(tǒng)現(xiàn)金運(yùn)輸分布式追蹤等）等業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

5.1、訪客定位

智能考勤、訪客定位：

• 自動(dòng)記錄員工出勤情況，監(jiān)測(cè)重要人員崗位情況 （主治醫(yī)生是否在崗、崗哨是否就位）
• 記錄重要區(qū)域人員分布、空間使用情況
• 訪客行為路徑、活動(dòng)范圍

5.2、設(shè)備定位

設(shè)備資產(chǎn)定位：

• 可移動(dòng)醫(yī)療儀器、醫(yī)療小車(chē)實(shí)時(shí)定位，隨時(shí)查找使用
• 記錄重要醫(yī)療儀器的當(dāng)前位置、移動(dòng)狀態(tài)、使用情況
• 醫(yī)療儀器跨區(qū)域、跨部門(mén)越界自動(dòng)提醒，防盜報(bào)警

5.3、病患定位

醫(yī)療護(hù)送：

• 記錄重點(diǎn)監(jiān)護(hù)病人的移動(dòng)位置、停留時(shí)間、護(hù)送軌跡
• 記錄重要醫(yī)療設(shè)備的移動(dòng)狀態(tài)、當(dāng)前位置、使用情況

5.4、養(yǎng)老定位

養(yǎng)老定位：

• 養(yǎng)老院老人定位、健康狀況監(jiān)測(cè)、跌倒報(bào)警
• 精神病院病患活動(dòng)范圍監(jiān)視、軌跡跟蹤
• 緊急求助位置快速確認(rèn)、視頻聯(lián)動(dòng)顯示

5.5、犯人定位

犯人定位：

• 實(shí)時(shí)監(jiān)控犯人活動(dòng)位置、活動(dòng)范圍
• 根據(jù)犯人活動(dòng)軌跡，分析行為習(xí)慣
• 根據(jù)活動(dòng)異常記錄，提前預(yù)警：

• 超過(guò)犯人設(shè)定數(shù)量的非法聚集
• 在錯(cuò)誤時(shí)間出現(xiàn)在錯(cuò)誤的位置
• 警犯同室超過(guò)正常時(shí)間
• 與日常行為習(xí)慣不符
• 手環(huán)標(biāo)簽異常解除

5.6、工廠廠區(qū)

全方面保障廠區(qū)安全，軌跡可看。

• 可視化查看各類(lèi)型人員（不同工種員工、訪客等）及物品的位置分布；對(duì)于具有危險(xiǎn)性的生產(chǎn)車(chē)間，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，可依據(jù)人員分布位置信息快速救援。
• 可以隨時(shí)查看設(shè)備物資的調(diào)用記錄，對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位、資產(chǎn)清查盤(pán)點(diǎn)、設(shè)備資產(chǎn)歷史軌跡查詢等，實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物資的數(shù)字化管理。
• 可回放指定時(shí)間段的人員或物品運(yùn)動(dòng)軌跡，通過(guò)對(duì)作業(yè)人員行走路線的查詢，可實(shí)現(xiàn)巡檢監(jiān)察、崗位監(jiān)管，保障生產(chǎn)流程符合安全管理標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)字化時(shí)代，未來(lái)已來(lái)，將至已至，擁抱潮流，共畫(huà)未來(lái)！

更多應(yīng)用場(chǎng)景的設(shè)想，歡迎與我們交流、碰撞！

作者介紹

涂承燁，51CTO社區(qū)編輯，省政府采購(gòu)專(zhuān)家、省綜合性評(píng)標(biāo)專(zhuān)家、公 E 采招標(biāo)采購(gòu)專(zhuān)家，獲得信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師、信息系統(tǒng)監(jiān)理師、PMP，CSPM-2等認(rèn)證，擁有15年以上的開(kāi)發(fā)、項(xiàng)目管理、咨詢?cè)O(shè)計(jì)等經(jīng)驗(yàn)。對(duì)項(xiàng)目管理、前后端開(kāi)發(fā)、微服務(wù)、架構(gòu)設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、咨詢?cè)O(shè)計(jì)等較為關(guān)注。