吕志花

摘 要：本文提出一种面向儿童的Android手机定位系统设计与开发方案，首先对手机定位系统的开发背景进行简要分析，然后提出搭载Android平台的手机定位系统的设计与开发要点，对定位技術、定位策略、系统框架、实现功能等方面进行阐述。

关键词：手机定位系统;Android;儿童

中图分类号：TN96 文献标识码：A

1 手机定位系统开发背景

在移动手机终端日益普及的背景下，各方人员开始积极探索与思考面向移动电话用户群提供各类增值服务的方式与方法。搭载Android平台的手机定位系统是指，建立在网络基础之上开发的应用服务平台向用户提供移动电话定位服务，具有可靠性高、定位精度高的优势，能够面向不同类型、不同群体用户要求提供定位服务平台。尤其在社会不断发展，物质生活水平持续提升的背景下，大众对儿童的关爱日益增多，有关儿童安全的问题备受各方关注与重视。研制儿童Android手机平台，完成定位系统设计开发工作，有着非常重要的意义与价值。

手机定位是指，基于特定定位技术，对手机及其终端用户的位置信息进行获取，并通过网络协议等相关技术形式与终端用户相联系，在定位基础之上支持增值服务的系统技术。目前，基于Android平台的手机定位技术包括三种类型：基站定位;Wi-Fi定位;卫星定位。在面向儿童Android手机平台进行定位系统设计开发的过程中，灵活运用上述定位技术，在获得较高定位精度的前提下降低功耗，提高可靠性，有助于系统的顺利商用[1]。

2 面向儿童的Android手机定位系统

2.1 定位技术

（1）LBS（基站）定位。这种技术根据儿童Android手机获取的小区ID、位置区码、国家移动区域码、网络码来实现定位。小区ID是手机所在服务小区的唯一标识;位置区码（LAC）指示不同城市及其位置区域;国家码（MCC）是所在国家的区域码，中国的区域码是460;运营商网络码（MNC）是标识不同运营商的编码。我国的MCC/MNC组合通常是46002、46000（中国移动）、46001、46006（中国联通）、46003、46011（中国电信）。上述信息由小区系统广播消息发送至儿童手机终端，终端根据上述信息查询到位置结果。

这种方法要求手机始终处于小区驻留状态，其定位精度与基站密度及基站的覆盖面积有关。基站密度大，则每个基站的覆盖面积小，定位准确（如城市），相反则定位误差较大（如乡村）。基站覆盖范围通常为500～5 000m之间，因此，LBS定位的范围也在500～5 000m之间。结合终端针对不同小区信号的测量结果，其精度可达200～2 000m。

（2）Wi-Fi定位：利用Wi-Fi搜寻功能进行定位。终端搜索空间所有的Wi-Fi热点信息（包括网络名称，MAC地址等），同时从服务器获取对应热点MAC地址的坐标，再根据不同热点信号的强弱交叉计算出所在地与热点的距离进行定位。终端还可利用同时收到的多个热点的信号强度差异提升定位精度。

Wi-Fi定位精度与Wi-Fi辐射半径、覆盖密度有关，精度在5～150m左右。相比基站定位技术，因其热点密集，各个热点覆盖范围小，因此定位精度较前者明显提高，此外Wi-Fi信号变化灵敏，定位速度也较基站定位快。且定位过程中无须连接Wi-Fi热点，没有暴露用户隐私的风险。

（3）卫星定位：根据设备卫星芯片接收的卫星信号定位。卫星定位是目前精度最高的定位方式。目前卫星定位导航的主流系统有美国的GPS导航系统，欧洲的伽利略导航系统和我国的北斗系统等。

根据理论计算，只要终端接收到四颗或以上的卫星发射的信号，就可以完成定位，其定位精度在100m以内[2-4]。

以GPS系统为例，其优劣如下：

优势：（1）精度高。GPS芯片输出的定位经纬度达到小数点后5位，最高精度为5m。（2）成本低。GPS接收芯片技术成熟，集成化高，早已大规模量产，易于应用。

劣势：（1）受制于环境和位置，定位效果受天气影响较大。当天气异常（如雷雨冰雹、厚云层及太阳风爆发等）或存在高大建筑物阻挡时，信号接收不佳，定位误差较大。室内无法使用。（2）功耗大。GPS定位时需要实时监测卫星信号，但GPS功耗大，降低了终端续航时间。（3）部分场景定位慢。GPS接收芯片有预热时间，初次定位需要1～2min，预热完成后定位很快（室外、天气正常时10s以内）。（4）受制于卫星所有国的政策。在特殊时期，卫星所有国可能出于国家利益考虑，调整卫星参数，影响军事及民用定位结果[5]。

2.2 儿童手机终端定位功能实现的策略

可以根据定位优缺点和自身需求来选择定位模式和策略，主要分为下面四种：

（1）高精度模式定位策略：同时使用上述三种定位方式（基站、Wi-Fi和卫星定位），优先返回最高精度的定位结果。

（2）低功耗模式定位策略：关闭卫星定位功能，只使用网络定位（Wi-Fi和基站定位）。

（3）设备模式定位策略：不连接网络，只使用卫星进行定位，因此不支持室内环境的定位。这种方式通常应用于应急场景（如儿童遇险、SIM卡被拆卸、手机被外人强制关机时），仍可向外上报位置信息。

（4）卫星定位结合传感器感知的策略：网络定位请求低于1s、或两次定位之间设备位置变化非常小时返回，设备位移通过传感器感知。

2.3 定位系统框架

定位系统包括家长控制终端;儿童终端;定位管理平台服务器;地图服务器;推送服务器等，如图1所示。

家长控制终端：发送指令和地图显示儿童终端位置。

儿童终端：收到指令后，进行参数设置，发送定位信息向地图服务器查询经纬度信息和热点信息。

定位管理平台服务器：处理家长终端和儿童终端发送的信息，存储数据库，并通过推送服务器发送消息到终端。

地圖服务器：根据终端信息，定位模式，电子围栏设置，处理请求信息，查询数据库，返回经纬度、精度、海拔、速度、方向角、室内定位建筑物ID、室内定位楼层，地址描述等。

推送服务器：定位管理平台主动发送消息给终端时，通过推送服务器发送。

2.4 功能及实现

（1）单次定位：家长通过http协议向定位管理平台服务器发送定位请求，定位服务器通过推送服务器向儿童终端推送定位指令，儿童终端收到指令后，通过定位从地图服务器获取经纬度及详细地址信息，然后把信息通过http协议上报给定位平台，定位平台通过推送服务器把详细地址信息发送给家长机客户端，可通过地图打点显示或推送文字内容显示[6]。

（2）连续定位：家长设置定位开始时间和间隔，儿童机定位后上报位置信息。

（3）电子围栏：家长可设置某段时间，某一范围区域。可以根据用户需求灵活定制围栏策略，如圆形（用户可在地图设置圆心位置和半径）、多边形区域（在地图上设置多于等于三个点）。同时，位于围栏中心时自动降低定位频率，接近围栏区域时增加定位频率，以降低功耗，同时精确完成围栏位置检测，进出围栏时主动通知家长。典型应用场景是：家长设置学校为围栏，学生来到学校时，儿童手机通知家长;当学生离开学校时再次通知家长，随后增加上报频率，精确获取儿童行动轨迹。

（4）设置电话白名单：终端通过服务器发送白名单给儿童机，儿童机设置后，只有白名单电话号码可以拨打儿童终端，其余电话自动挂断。

（5）电话号码快捷键设置：儿童终端通过设置电话快捷键，设置按键可以直接拨打设置号码。

3 结语

在社会信息技术飞速发展的背景下，各行业不断提升管理作业质量与工作效率，基于对现有资源的充分应用，以促进资源增值，满足效益最大化目标。在这一背景下，搭载手机定位技术实现上述目标有着非常重要的意义与价值。将手机定位技术应用于儿童手机终端，构建基于Android平台的手机定位系统，对保护儿童生命安全有非常重要的意义，其技术演进、商用模式值得深入研究。

参考文献

[1] 杨桢，方俊彬，陈哲.基于智能手机的快速可见光室内定位系统[J].应用光学，2017，38（3）：358-364.

[2] 李思民，蔡成林，王亚娜，等.基于地磁指纹和PDR融合的手机室内定位系统[J].传感技术学报，2018，31（1）：36-42.

[3] 佟为明，李方，王胤燊，等.ZigBee通信节点在室内定位中的应用[J].低压电器，2012（15）：26-28.

[4] 张浩，赵千川.蓝牙手机室内定位系统[J].计算机应用，2011（11）：32-34.

[5] 汪苑，林锦国.几种常用室内定位技术的探讨[J].中国仪器仪表，2011（02）：45-48.

[6] 孙昕，李海.浅谈我国数字集群的发展[J].移动通信，2010（05）：66-68.