基于智能网关的数字家庭网络系统设计

1  引言

　　从美国的GPS全球卫星定位系统开始，这项以位置信息为聚焦点的技术逐渐进入了人们的视野，并受到了极大的重视，发展速度迅猛。定位技术不仅对国家安全、军事发展有着战略性的意义，而且通过与现有的商业应用服务相结合，为广大民众提供了一种基于位置信息的新型现代服务模式，带来了新鲜的用户体验，并逐步渗透到人们日常生活的方方面面，正在成为生活中不可缺少的一种服务。

　　近十年来互联网的飞跃式发展，在引领了第三次信息产业革命的同时，也带来了诸多问题和隐患，其中的信息安全和网络安全问题就是一个明显例子。尤其是伴随着移动宽带接入技术的普及和发展，无线宽带网络安全隐患更是让政府相关监管部门和企业感到忧心忡忡。在这样的背景下，考虑无线宽带网络的自身特点和安全防护需求，定位技术与网络安全技术相结合所产生的基于位置信息的安全防护技术应运而生，而且必将有着广阔的发展空间和应用前景。

　　2  定位技术

　　2.1  GPS定位技术

　　GPS系统可以说是出现最早、发展最成熟、应用最广泛的定位技术。GPS的英文全名是“NavigaTIon Satellite TIming And Ranging / Global PosiTIon System”，即卫星测时测距导航/全球定位系统。美国从20世纪70年代开始研制GPS系统，这项历时20年，耗资200亿美元的系统，于1994年建成。该系统由24颗位于太空的卫星群提供位置信息服务，这24颗卫星均匀地分布在6个轨道面上，以11小时58分为周期环绕地球运转，卫星轨道面相对于地球赤道面的轨道倾角为55°。这种布局的目的是保证在全球任何地点、任何时刻至少可以观测到4颗卫星。

　　GPS系统是一套具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统，其定位误差可以控制在10m。经过十多年全球众多专业部门的使用表明，GPS具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点。如今，GPS客户端接收器体积不断缩小，客户端的精确度越来越高，甚至已经出现在一些高端手机、笔记本电脑等电子产品中。GPS客户端的普及加速了GPS定位技术在商业领域中的应用，在创造了巨大的商业利润的同时，也在逐步改变着现代人类的生活方式。

　　2.2  移动定位技术

　　美国通信委员会（FCC）在1996年通过了增强911法案（在1999年再次修订），要求手机运营商必须知道每一部手机的地理位置（误差控制在50~100m之内）。任何一部手机拨打美国紧急服务电话911，政府就要知道其位置，即使用户自身不知道身在哪里。FCC的这一法案，极大地促进了移动定位技术及其相关服务业务研究的发展。

　　3G时代的到来又为移动定位技术的发展开启了新的篇章。随着数据传输能力的提高，终端多媒体能力的普及以及终端芯片中内置GPS方案的出现，针对移动定位技术的限制越来越少。目前，全球范围内普遍使用的3G移动定位技术主要有4种，分别是基于网络的CELL-ID，TOA/TDOA定位技术，基于终端的OTDOA定位技术以及网络与终端混合的A-GPS定位技术。

　　移动定位技术的飞速发展和全球移动用户数量的迅猛增长，也为基于用户位置的移动定位业务（LocaTIon Based Service，LBS）提供了前所未有的发展机遇和极其诱人的市场前景。

　　2.3  室内定位技术

　　即使GPS系统和诸多移动定位技术在室外定位应用服务中取得了巨大成功，但是在复杂的室内环境中，例如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，它们的表现就不太令人满意了。以GPS系统为例，在室内定位时经常由于无法接受到卫星信号而导致定位失败或者定位误差过大，致使系统不能正常使用。为了弥补室内定位的空白，各种各样新颖的室内定位技术如雨后春笋般应运而生，这其中包括室内GPS定位技术、室内无线定位技术（Wi-Fi，蓝牙，RFID，光跟踪，超声波，红外线，超宽带，无线传感器等）以及计算机视觉定位技术等。

　　虽然室内定位技术的商业应用处于刚刚起步的阶段，但是随着技术不断进步和发展以及与已有的定位技术和商业服务相结合，必将能够创造出新的市场和商机，而与其相关的位置服务业务也必将深入人们的生活之中。