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LBS位置服务系统中定位源数据的融合技术

时间:2012-12-03 13:19 来源:www.lunwen163.com 作者:163论文网 点击:

摘 要:对多种移动终端定位数据的融合是LBS系统设计中具有挑战性的问题,能否有效解决这个问题将决定LBS系统对多种移动设备的兼容性和自身运行的扩展性。采用“面向对象”的设计思想,通过对多种定位源数据进行解析后再统一封装,可有效解决多源数据的融合。
一、数据融合技术
随着LBS系统获取数据源的种类越来越多、越来越广,多源数据间的关联程度日趋复杂,高效地处理数据的兼容显得越来困难。另外,由于缺乏行业规范,设备厂家在制定信息格式时自由度很大,这就造成了信息表现形式的多样化。基于这些原因数据融合技术应运而生。
传统的数据融合是指多传感器的数据在一定准则下加以自动分析、综合以完成所需的决策和评估而进行的信息处理过程。最早用于军事领域,它强调信息融合的三个核心方面:第一,数据融合是在几个层次上完成对多源信息的处理过程,其中每一层次都表示不同级别的信息抽象;第二,数据融合包括探测、互联、相关、估计以及信息组合;第三,数据融合的结果包括较低层次上的状态和身份估计,以及较高层次上的整个战术态势估计。
数据融合的概念随着技术的发展,现在扩展到了信息技术的各个领域。
二、定位技术比较
按照定位方式的不同,定位技术可分为基于卫星和基于网络的定位两种,另外还有一些混合定位技术。例如:GPS设备、EOTD等都属于基于终端的定位,其测量发生在设备终端。基于网络的定位方式有:CELL-ID , TOA,AOA ,TDOA等,他们的位置测量发生在网络端。以下是几种常见的定位技术:
表1各定位技术的比较
 
三、多源数据融合技术的模型
对定位数据源的融合包含两个方面:其一,为了提高定位的精确度,对移动终端定位传感器融合。这种情况主要指,移动终端拥有多种定位传感器,能同时获取多个位置信息时,可根据移动终端所处环境,采用预设规则,选择最优定位数据,从而提高精确度;其二,不同的定位手段和定位机制产生的定位数据格式存在差异,服务器在接收到位置源收据后,根据预先设置的流程解析数据,才能获取有效经纬度信息。
根据实际需求,同一类型的定位终端定位方式是单一的,不同种类的终端定位方式和手段却有不同,下面主要就不同的定位手段和机制所产生的数据格式间的融合进行研究和实现。目前的定位手段,依其定位模式可以分为服务端模式和客户终端模式。例如GPS全球定位系统,终端设备通过接收卫星信号,可直接计算从二进制格式的位置数据;GSM的定位方式则需要移动终端先访问网络运营商的服务器,才能获取各位为XML文本格式的位置数据。
因此,多种定位源数据融合的关键技术就是为不同种类移动终端在定位通信时,建立一个适配器,通过适配器来实现信息的获取、解析、再封装等功能,通过数据封装的思想设计出统一的位置信息接口,使得其他上次模块在处理位置数据时不需要考虑由于不同的定位手段所产生的不同类型的位置数据。
LBS系统的数据融合模块将根据不同的终端设备服务商提供的通信协议制定不同的适配器,在这些适配器的基础上再定义出系统内部统一的位置数据格式,通过封装实现多源数据的融合。
 
图1多种定位源数据融合结构图
输入层:不同种类终端设备数据的接入口,根据自身定位原理获取的数据做为适配器的信息源。
适配器:负责处理不同格式的定位数据,经过预先制定的协议进行解析后,提取出关键字段然后,输出统一格式化的数据,做为转换器层的数据源。
转换器:该层主要负责向上层模块提供接口,按照上层应用要求,对适配器层的数据进行标准化转换,然后再封装。
输出层:向上层提供标准化接口。
在这些流程中,主要是由适配器完成对多源数据的融合,将不同种类终端所产生的定位数据,通过接收、解析、提取、再封装等手段,完成信息融合,以一种内容统一的格式进行信息传递。
数据融合模型的核心是适配器,它的内部主要有三个部分:数据类型选择模块、数据解析模块和位置数据融合模块,数据处理流程入下图所示。
其中数据类型选择模块是根据原始数据的数据包头标志,判断当前位置数据的类型,然后选择合适的解析模块对数据进行解析。数据解析模块有多个可供选择,它的多少决定了数据融合的范围,新增一种定位手段,都需实现一个与其对应的解析模块。它们都提供相同的调用接口供数据融合模块使用,然后由数据融合模块按照内容统一的格式化标准输出结果。
使用这种信息融合技术可以将多种类型的定位源数据融合成一种统一的数据格式,以方便在LBS系统内部进行方便的调用。数据融合能力的强弱主要取决于解析器类型的多少,系统可根据业务开展的范围动态的扩容解析器。
四、【参考文献】
[1] 赵亮,中国移动定位业务的发展现状和未来策略,[硕士学位论文],北京:北京邮电大学,2008.3
[2] 朗亚东,吴娟,GSM手机定位技术研究,邮电设计技术,2004.7
[3] 王文政,移动定位应用系统,[硕士学位论文],成都:电子科技大学,2003.4
[4]刘宇,朱仲英.位置信息服务体系结构及其关键技术,微型电脑应用,2003.5
[5]金敬强,武富春.信息融合技术的发展现状与展望,电脑开发与应用,2005.9