（计算机应用技术专业论文）位置服务中自然语言交互的研究与设计.pdf

浙江大学硕上学位论文 摘要 摘要 定位技术、无线网络以及移动终端的飞速发展，使得位置服务从政府、企业 级的专业应用逐步向个人应用发展。在网络信息时代，移动位置服务给用户的日 常生活提供了诸多便利，节约宝贵的时间。移动位置服务的移动性、位置相关性 是p c 和有线网络应用无法提供的优点。许多运营商和服务开发商也投身到其中， 覆盖范围广、软硬件设施完善的位置服务系统将逐步建立起来。 作为面向大众用户的位置服务，区别于专业位置服务应用的一个方面就是它 的交互方式，大众用户没有位置服务系统的专业知识，不可能像专业人员那样用 专业方式进行交互。所以一种和谐、自然的交互方式是面向大众用户的位置服务 系统必然的交互方式。自然语言处理技术和语音识别技术的发展，使这样的交互 方式有了理论和技术上的支持 本文的目的是研究和设计一种在位置服务系统上的自然语言交互方式。由于 通用自然语言处理技术还不成熟，实际应用效果并不理想。但在受限领域中，用 户的自然语言交互都有一定的规律性，特别是在基于地理信息的位置服务中，用 户的自然语言交互是通用自然语言处理的一个很小的子集。利用这些规律能达到 比较好的处理效果。自然语言处理技术结合语音识别技术，使得位置服务的交互 方式就像短信和语音通话那样方便，成为人们同常生活的必需品。 本文的研究可以归纳为以下三点：首先，分析了目前自然语言处理的关键技 术，在此基础上分析和研究了在移动终端上针对基于地理信息的受限自然语言处 理技术，提出了带有e - r 关系属性的受限词典，在分词的基础上利用e - r 关系模 型进行语法分析，构造s q l 查询语句；其次，设计了针对地理信息词汇的改进的 分词算法和文法分析算法，经过分词和文法分析的查询语句利用词典中定义的 p r 关系，构造空间数据库的s q l 查询语句。最后，利用上述方法，实现了一个 实用的支持自然语言交互( n a t u r a ll a n g u a g ei n t e r a c t i o n ，n l i ) 的位置服务 系统，该系统结合定位信息对用户提供位置查询和驾车路线查询。 关键词：位置服务，自然语言处理，语音识别，e - r 关系模型，n l i 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h er a p i dd e v e l o p m e n to fp o s i t i o n i n gt e c h n o l o g y , w i r e l e s sn e t w o r ka n dm o b i l e t e r m i n a l sm a k e sl o c a t i o nb a s e ds e r v i c e st od e l c d o pf r o mp r o f e s s i o n a l - o r i e n t e d a p p l i c a t i o nt op e r s o n a l o r i e n t e da p p l i c a t i o n i nt h ei n f o r m a t i o na g e , l o c a t i o nb a s e d s e r v i c e so nm o b i l ef o rp e o p l ei nt l l e i rd a l l yl i v e sb r i n g st h e mc o n v e n i e n c ea n ds a v e sa l o to f t i m e n es p e c i a l i t yo f m o b i l el o c a t i o nb a s e ds c r v i c a $ i sn o ta v a i l a b l eo np ca n d c a b l en e t w o r k m o r ea n dm o f co p e r a t o r sa n ds e r v i c e sd e v e l o p e r sw i l lp a r t i c i p a t ei ni t al o c a t i o nb a s e ds e r v i c e 3s y s t e mw h i c hi se x t e n s i v ec o v e r a g ea n dp e r f e c th a r d w a r e a n ds 0 1 a r ef a c i l i t i e sw i l lb ef o r m e d a s p e o p l e - o r i e n t e d l o c a t i o n b a s e d s e r v i c e s ， i t i sd i f f e r e n t f r o m p r o f e s s i o n a l - o r i e n t e dl o c a t i o nb a s e ds l y - v i c e si ni n t e r a c t i o n s oah a r m o n i o u sa n d n a t u r a li n t e r a c t i o ni sn e c e s s a r yi np e r s o n - o r i e n t e dl o c a t i o nb a s e ds e r v i c e s n a t u r a l l a n g u a g ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g ya n dv o i c er e c o g n i t i o nt e c h n o l o g ya r ed e v e l o p i n g r a p i d l y , t h a ti st h e o r e t i c a la n dt e c h n i c a ls u p p o r to f n a t u r a ll a n g u a g e i n t e r a c t i o n n e p u r p o s e o f t h i sp a p e ri st or e s e a r c ha n dd e s i g nal o c a t i o nb a s e ds e r v i c e sb a s e d o nn a t u r a l l a n g u a g e i n t e r a c t i o n t h eg e n e r a ln a t u r a ll a n g u a g ep r o c e s s i n g t e c h n o l o g yi ss t i l li m m a t u r e , s ot h ee f f e c ti sn o ts a t i s f a c t o r y h o w e v e r ，i nl i m i t e da s e a s ， b s e r sn a t u r a ll a n g u a g ei n t e r a c t i o nh a ss o m er e g u l a r i t y , a n di ti sas u b s e to fg e n e r a l n a t u r a ll a n g u a g ep r o c e s s i n g w ec a nu s ot h er e g n l a r i t yt oa c h i e v eb e t t e re f f e c t n a t u r a ll a n g u a g ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g yc o m b i n e dw i t hv o i c er e c o g n i t i o n t e c h n o l o g ym a k e sl o c a t i o nb a s e ds t , ： t v i o e sb e c o m ep e o p l e sd a l l yn e c e s s i t y t h i sp a p e rc a l lb es u m m a r i z e di nt h ef o l l o w i n gp o i n t s ：f i r s t l ya n a l y z i n gt h ek e y t e c h n o l o g yo fn a t u r a ll a n g u a g ep r o c e s s i n g o nw h i c hw ea n a l y z ea n dr e s e a r c ht h e r e s t r i c t e dn a t l l r a ll a n g u a g ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g yo fs p e c i f i cl o c a t i o nb a s e d $ e i v i c e s o nt h em o b i l em m i n a l i nt h i sp a p e rw ep r e s e n tar e s t r i c t e dd i c t i o n a r yw i t ht h ee - r r e l a t i o na t t r i b u t e ，a n du s ee - rr e l a t i o nm o d e lt oa n a l y z es y n t a xo ft h eq u e r ys e n t e n c e s e c o n d l yw ed e s i g nt h ei m p r o v e da l g o r i t h m s o ft h es e g m e n t a t i o no ft h eq u e r y s e n t e n c ea n dg r a n l m a sp a r s i n g a f t e rs e g m e n t a t i o na n dp a t t e r nm a t c h i n g , w eu s et h e e - rr e l a t i o nt os t r u c t u r et h es q lq u e r yo f t h es p a t i a ld a t a b a s e f i n a l l yw ei m p l e m e n ta p r a c t i c a ll o c a t i o nb a s e ds e r v i c e ss y s t e mw h i c hs u p p o r tn a t u r a ll a n g u a g e i n t e r a c t i o n k e y w o r d s ：l o c a t i o n b a s e d s e r v i c e s ，n a t u r a ll a n g u a g ep r o c e s s i n g v o i c e r e c o g n i t i o n , e - r r e l a t i o nm o d e l n u 浙江大学硕士学位论文图目录 图目录 图2 - 1 面向用户的位置服务模式7 图2 2 典型位置服务系统架构8 图2 3g p r s 接入方式l i 图2 4w a p 接入方式1 2 图2 5 层进式最短路径构造的有向无环图。1 4 图2 - 6 层叠隐马尔可夫模型词法分析框架1 5 图3 1 受限自然语言处理流程2 5 图3 也明确词义信息的流程图2 9 图3 3 句子链栈、词义链和表链3 0 图3 4 学校和宾馆的度量关系e r 图 3 l 图4 1n l i 位置服务系统层次架构3 5 图4 2n l i 位置服务系统处理流程3 6 图4 3 自然语言查询语句的处理流程3 7 图4 - 4 改进的最大匹配算法流程图。4 0 图4 5e r 关系模型文法分析算法流程图4 2 图5 1n u 位置服务系统客户端框架4 4 图5 2s y m b i a ns e r i e s 6 0 多视图框架4 5 图5 3s y m b i a n 的活动对象4 6 图5 一ln l l 位置服务系统交互界面4 6 图5 5n i l 位置服务系统的自然语言交互方式4 7 图5 6g p r s 通信方式二4 7 图5 7n l i 位置服务系统的结果显示4 8 图5 8 实例分析输入4 8 图5 9 实例分析结果4 9 图5 1 0 实例分析查询结果5 0 i i i 浙江大学硕上学位论文 表目录 表目录 表2 1 常用算法比较1 7 表3 1 受限语料库示例2 6 表4 - l 带有e r 关系的受限词典示例3 8 表5 i 实例分析结果一4 9 i v 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题背景 定位技术、网络技术以及地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 。 g i s ) 的发展，使基于位置的服务成为可能。目前无线网络技术如3 g 的飞速发展， 终端设备比如手机的广泛普及，使基于位置的服务从专业领域向与人们生活息息 相关的领域发展，主动使用位置服务系统的人群也从专家、技术人员向普通老百 姓发展，承载设备也从专业终端向大众使用的终端发展。位置服务正在成为继语 音、短信之后的第三大杀手级服务。 由于位置服务应用的门槛比较高，所以一开始仅仅局限于政府和企业，普通 人群是使用位黄服务的被动对象，比如美国的e 9 1 1 紧急救援服务和一些物流公 司的物流跟踪系统等。这些基于位置的服务一般都有特定的设备，被服务的人群 持有可供定位使用的设备，可以单独定位然后把数据发送到后台服务器或者配合 后台服务器定位，然后服务器处理所有的后续_ i 作。一量发生意外，旖救人员得 到求救信号后根据位置服务系统提供的和位置有关的数掘进行救援，这样比没有 使用位置服务系统的救援的成功率大大提高，造成的损失也大大降低。人们都是 在无意识的状态下享受这些位置服务，操作位露服务系统的都是专业人员或者专 门从事某行业的技术人员。这个阶段位置服务系统对普通用户来说是透明的。 近年来，无线网络带宽和覆盖范围都大幅提高，移动终端普及程度和性能也 得到大幅提高，再加上定位精度提高和定位设备的成本不断降低甚至集成在用户 的手机等移动终端设备中，使得基于位置的各种服务延伸到普通大众用户的生活 中，而且这些服务不再是一味的关注于人们的生命财产安全上。更多集中在日常 的生活娱乐当中。比如电子地图、移动黄页等等，用户只要使用手机，通过短信、 w a p 或者g p r s 等方式可以获得基于位置的各种信息。 手机这一通讯工具是推动各种移动增值服务和移动位置服务的强大动力，它 已经成为很多人生活的必需品。预计到2 0 1 0 年，全球手机用户将突破4 0 亿，这 么庞大的潜在市场推动着各个运营商和服务商大力发展这一服务。目前中国的手 机用户已经超过了4 亿，而且正在以很高的增长率增长，人口的“优势”使中国 成为位置服务发展的一个必争点。 位置服务的财富效应，使得各国的运营商和服务商纷纷介入到位置服务中来， 一套完善的位置服务软硬件体系、设施必将最终建立起来。由于国内各种技术条 浙江大学硕上学位论文 第l 章绪论 件发展相对缓慢，位置服务的起步也比较晚，各运营商也还没有提供大规模的服 务体系，停留在个别试点，应该说中国的位置服务还处在初级阶段，和欧美及日 韩的差距还很大。我们必须在利用他们先进技术经验的基础上，认真思考有中国 特色的位置服务。这才是争夺中国这块位置服务大蛋糕的关键所在。 本文正是在这样的背景下，对位置服务的历史，发展方向的阐述以及对位置 服务系统中自然语言交互等技术难点的研究。 1 2 研究的意义与目的 交互是计算机产生以来就存在的问题，从一开始只有专家使用机器语言与计 算机进行交互，到后来普通人群使用自然语言与各种计算机应用进行交互。从发 展历史告诉我们，交互总是向着接近生活，便于人们使用的方向发展。自然语言 交互是人们日常生活中个体之间交流的方式，如果人机之间也能进行这种交互， 那人类和计算机之间就消除了所有障碍，使基于计算机的各种应用深入到更广泛 的人群中去。 目前位置服务最大的卖点就是基于手机这一移动通讯工具提供的各种位置服 务。它的特点是：使用的人群广泛，几乎社会生活中各个领域的人都会用到它。 所以它的交互方式要尽可能的大众化，不能像早期的地理信息系统那样只有专业 人员进行规定的输入才能查询。手机最初的功能是进行通话，而后是短信，用我 们的自然语言进行通话是人们最容易接受的交互方式，所以通过语音或者文本进 行自然语言交互是位置服务系统发展的一个方向。 但是，目前国内提供的基于位置的服务还都是要遵照某种特定的交互方式。 现在桌面电子地图已经应用非常广泛，但它的交互基本上都是基于关键字。位置 服务系统没有办法确定用户的意图，只能通过选择不同的服务来指定。某些通过 手机短信提供的位置服务，一般都是通过规定短信格式加上指定的特殊代码来进 行交互，对一般用户来说记住这么多的格式，代码是一件痛苦的事。现在语音交 互方式大都采用人工的方式进行，这样虽然可以保证服务的正确性，但这样的服 务方式太耗费人力，物力，不是一种理想的自动的服务方式。 本文正是从交互这一点出发，结合目前中文自然语言处理和语音识别的技术 和经验，对位置服务系统上进行文本和语音的自然语言交互进行分析和研究，并 设计和实现了一个支持自然语言交互的位置服务系统。目标是让位置服务系统的 交互变得更加简单化，大众化，从而使位置服务更加普及。 2 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 3 论文的组织 本文后续章节，将如下安排： 第二章，主要介绍了本文研究的位置服务系统中自然语言交互涉及到的相关 技术。首先概述了位置服务的发展现状和趋势，以及目前面向用户的位置服务的 要求；然后介绍了位置服务系统的一般架构，以及其中的关键技术；重点介绍了 位置服务中自然语言交互的关键技术：词法分析、语法分析以及面向移动终端的 交互特点；最后对本文研究的位置服务系统中用到的语音交互关键技术作了介 绍。本章的重点是探讨目前各种自然语言处理技术，是后面位置服务中自然语言 处理重点借鉴的技术。 第三章，主要对位置服务中移动终端上的自然语言交互处理技术进行了分析 和研究，并确定了移动终端上处理自然语言的相应策略位置服务向大众化的发 展中，自然语言交互是一大趋势。对它的处理有两个特点：受限的特定领域的自 然语言处理和基于移动终端的处理能力。在i ；i 面分析的各种自然语言处理技术的 基础上提出了针对特定位置服务的自然语言处理技术，包括受限语料库的构造， 语义处理中基于e - r 关系的文法分析以及查询语句构造。 第四章，主要利用上面提出的在移动终端上的自然语言处理技术，对设计一 个特定位置服务系统的分析和研究。主要包括系统功能描述，系统框架设计以及 自然语言处理模块的分析和设计。针对特定平台和现有技术，合理设计基于受限 自然语言交互的位置服务系统。着重对带有e r 关系的受限语料库、分词算法、 文法分析算法以及s q l 语句的生成进行了阐述。 第五章，主要针对上面设计的系统，在特定平台上的实现。其中涉及到客户 端开发环境，各模块的组织以及服务器端逻辑应用模块的开发。通过实际测试以 及与普通交互方式的比较，评价自然语言处理的性能。 第六章，主要对全文的研究作了总结，从文章的内容到框架的实现，总结出 本文的主要贡献和不足，并对接下来的研究方向作了展望。 浙江大学硕t 学位论文第2 章相关背景及技术简介 第2 章相关背景及技术简介 2 1 位置服务概述 2 1 1 位置服务的定义 位置服务是通过移动网络获取移动终端用户的位置信息( 如经纬度坐标) ，在 地理信息系统的支持下，为用户提供相应的与位置相关的服务。 本文所说的位置服务是指移动位置服务，区别于桌面位置服务。桌面位置服 务已经相当普遍，比如各种网络社区，电子地图等。g o o g l e ，百度等都推出了电 子地图服务，它与移动位置服务的最大区别在于不能随时随地获得基于用户位置 的信息。它需要台固定的p c ，无法为用户进行随时随地的定位。移动终端与 p c 在性能各方面的巨大差距和有线网络与无线网络带宽的巨大差距，使得位置服 务系统在设计上也有很大的差别 由于软硬件平台的进步和位置服务背后的巨大利益驱动，位置服务发展迅速。 刚开始位置服务主要是政府和企业用在重大意外事故中，以减少生命财产的损 失。现在位置服务逐渐深入到人们生活的各个领域，更多地向商业和民用发展。 人们从位置服务的被动使用者向主动使用者转变，位置服务提供的应用也从面向 设备延伸到面向用户。目前位置服务的应用主要有以下几个方面： 1 ) 移动对象的跟踪监控服务：有时为了保证运送过程的顺利进行，需要对 货物流、车队、人流等进行实时位置监控，以便在突发状况出现时能第 一时间得到解决。 2 ) 位置导航服务；用户通过移动终端输入目的地，位置服务系统通过定位 技术、g i s 系统自动计算两点问的距离并给出相应的行进路线信息，可以 实时指导用户按正确的方向行进。 3 ) 位置相关的信息娱乐服务：根据用户的位置信息，业务提供商将用户需 要的信息发送给用户例如查询最近的餐馆、a t m 机、加油站和电影院等 信息。 4 ) 基于位置的信息发布；这是传统媒体广告的一个延伸，结合用户的当前 位置和兴趣，给用户推送信息或者用户订阅特殊的信息服务。 5 ) 基于位置的游戏：与传统的虚拟世界中的游戏感受不同，基于位置的游 戏可以通过手机或者其他终端设备，让人们在真实的空间中进行类似的 电脑游戏，用户可以亲身参与到游戏当中。是位置相关服务的一个重要 4 浙江大学硕上学位论文第2 章相关背景及技术简介 发展方向比如寻宝游戏、领土卫士和真人吃豆子等。 6 ) 紧急救援服务：紧急事故救援是位置相关服务产生的原因，目前也是位 置相关服务的一个重要方面。美国的e 9 1 1 、欧洲的e 1 1 2 以及我国的1 1 0 、 1 2 0 都是典型的应用。 7 ) 位置敏感的计费服务：根据移动电话通话时的具体位置来决定收费策略。 2 1 2 位置服务的发展现状和趋势 位簧相关服务最早源于北美，美国联邦通信委员会( f c c ) 于1 9 9 6 年通过一 项强制规范，要求移动运营商提供位置服务功能，使紧急救援机构能够获得利用 移动电话拨打9 1 1 的求助人士的位置。这是位置相关服务的开始。位置服务发展 到今天，大致可以分为一下两个阶段： 位簧服务应用的第一阶段是面向设备，以g i s 为主体，用户被动使用位置服 务。用户一般与位置服务系统没有实质性的交互，所有的操作都是后台技术人员 完成。这一阶段人们所关注的是如何提高定位精度，如何提高电子地图质量以及 如何提高g i s 系统的效率等。基本没有从用户方面的考虑，对用户来说位置服务 是透明的。 位置服务应用的第二阶段是面向用户的，以用户为主体，用户主动使用位置 服务，尤其强调用户与后台g i s 系统的交互。交互直接关系到用户体验以及某一 位置服务的市场前景。这一阶段的位置服务应用主要集中在人们生活信息与娱乐 上，如位置导航，移动黄页，基于位置的游戏等；终端设备主要是大众拥有的移 动终端设备，如手机，p d a 等。各种应用主要是借助手机等移动终端来进行定位， 把用户的服务请求通过一系列的服务平台和应用模块进行查询和处理，最终结果 以s m s 文本短信、m m s 多媒体信息、w a p 浏览等多种方式反馈给用户。通过手机 等终端设备的位置服务，结合g i s 平台用户就可以方便地获知自己目前所处的位 置，并用手机查询或收取附近公共设施的分布状况等。1 。 位置相关服务一直被认为是继短信后的杀手级业务，有良好的市场和盈利前 景。位置相关服务最早在美国发展起来，应用在e 9 1 1 的紧急救援服务中，随后， 欧洲也推出了类似的紧急救援服务e l l 2 埘由于最初这些位置服务都是从安全角 度出发的，对定位精度的要求非常高，所以在相当长的一段时间内，众多运营商 都将精力集中在如何提高定位精度上，从纵向挖掘位置服务的潜力，虽然投入了 大量的资金，但仍难达到理想的要求。这导致了位置相关服务的横向和面向大众 的增值业务发展非常缓慢。直到手机等移动终端开始普及，欧美等国家才开始大 5 浙江大学硕上学位论文第2 章相关背景及技术简介 力发展面向大众生活信息的位置服务。 与欧美相比，日韩在位置相关服务的商业应用方面更为领先。随着移动通信 网络3 g 的实行，日本的移动运营商和业务提供商逐步建立了比较完善的、基于 位置业务的基础设施。韩国的k t f 在2 0 0 2 年开始在全国境内提供位置服务，采 用c d m a 技术和g p s o n e 定位系统，s k t 也于同一年推出了位置服务，通过捆绑g p s 功能的终端，提供地图、引路等地图信息服务。2 0 0 3 年，韩国政府就表达了希望 将位置服务业务培育成战略性产业的意图，并加快实施对位置服务业务的立法， 给其健康发展提供了强有力的扶持与引导“1 。 中国的位置相关服务虽然起步比较晚，但它的市场潜力巨大，而且最近几年 的发展相当迅速。从2 0 0 4 年开始，年平均增长率都超过了8 0 ，中国位置服务 市场研究报告中预测，至2 0 0 9 年中国位置服务的市场规模将接近2 1 0 亿美元。 自2 0 0 1 年起，中国几个地区相继推出移动定位系统，标志着以移动运营商为核 心的移动位置服务产业链正式启动虽然已经经过了五年多的发展，但中国的位 置服务还处于市场导入的初级阶段，全国位置服务手机用户的比率还相当小；而 且现在大多数位置服务都属于。模糊定位”的初级位置服务，另一方面业务内容 单一，产品认知度比较低。 全球位置服务产业的发展可以证明位置服务将会是今后移动增值业务中新 的利润增长点，作为产业链中的中坚力量运营商需要以战略的高度进行全盘规 划，逐步消除制约市场发展的主要障碍因素。加强位置服务平台的建设，逐步完 善以应用为导向的位置服务综合服务平台，为合作伙伴提供可扩展的平台接口， 吸纳更多的s p c p 加入；提高定位精度，解决漫游问题，推动终端的推广与普及； 优化商业模式，积极培育市场，带动整个位置服务产业链的演进；打造核心应用 框架，树立品牌服务；针对多种商业模式的管理需求和位置服务业务的敏感性特 质，在信用管理、信息安全、个人隐私保护等方面制定完善的流程体系、管理体 系、认证体系和管理规范。6 1 s 服务能力、p o i ( 兴趣点) 收集能力和应用创新能 力将是位置服务产业链中s p c p 的核心竞争焦点。基于位置服务的移动性、即时 性和个性化，s p c p 应发挥自身的资源优势，服务于特定客户群体，提供有针对 性的服务和内容。由目前的半娱乐化的模糊服务，向。强体验”的娱乐应用以及 实用的生活应用和商业应用拓展。 2 1 3 面向用户的位置服务分析 桌面位鹭服务如w e b g i s 虽然也可以向用户提供一些位置有关的服务，但由于 6 浙江大学硕七学位论文第2 章相关背景及技术简介 有线网络的先天限制，用户只能在某个特定的点访问网络获取服务，无法达到移 动位置服务随时随地获取信息服务的要求。而大部分人群对信息的需求都与空间 位置有关，基于移动终端提供的位置服务才能满足他们的需要。在移动终端以及 移动计算环境的影响下，位置服务有特定的发展方向和关键技术。 以前的位置服务系统，如紧急救援e 1 1 9 ，移动对象跟踪监控中，g i s 处于核 心的地位，它是整个系统的主体。人们依赖的就是g i s 能提供的服务，与用户交 互的甚少，人与6 i s 的关系只是少数技术人员的专业的交互。而在移动终端和移 动计算环境下，g i s 必须面向大众提供空间信息服务，整个系统的设计必须以人 为本，对信息的处理尽可能符合人的感知和认知过程。由于个体用户不具备g i s 相关专业知识，在与系统的交互过程中不可能使用专业的操作方式，提供自然的 人机交互方式是以人为本的最好体现，比如“最近的书店在哪里? ”等基于自然 语言的查询。 移动位置服务的一个特点就是用户需求广泛，服务多样化采用p u s h 模式利 用用户的兴趣信息结合位置信息，在用户查询之b j 给用户推送有用的位置服务信 息。这种位置服务模式如图2 - 1 所示： 图2 - 1 面向用户的位置服务模式 2 2 典型系统架构概述 一个完整的位置服务系统是由四部分组成：空间定位系统、移动终端、通信 网络以及位置服务中心嘲。基本架构如图2 - 2 所示： 7 浙江大学硕士学位论文第2 章相关背景及技术简介 图2 - 2 典型位置服务系统架构 2 2 1 定位技术 当前移动定位较常见的定位技术有基于移动网络的定位技术和基于移动终端 的定位技术。具体采用何种定位方式，要视用户的定位精度和成本而定，其功能 都是得到移动用户当前的位置信息。 ( i ) 基于网络的定位技术：基于网络的定位技术是指网络根据测量数据计 算出移动终端所处的位置。主要有如下几种： 起源蜂窝小区( c e l lo fo r i g i n ，c o o ) 定位技术：起源蜂窝小区定位技 术是根据移动台所处的小区标识号i d 来确定用户的位置。该定位方案的 优点是无需对网络和手机进行修改，响应时间短。但它的定位精度取决 于小区的半径。 到达时间( t i m eo fa r r i v a l ，t o a ) 定位技术：它是基于测量信号从移 动台发送出去并到达消息测量单元( 3 个或更多基站) 的时间来定位。移动 台位于以基站为圆心、移动台到基站的电波传播距离为半径的圆上。通 过多个基站进行计算，移动台的二维位置坐标可由3 个圆的交点确定。它 必须通过与在基站上安装了全球卫星定位系统( g p s ) 或原子钟的无线网 络之间的同步来实现。 到达角度( a r r i v a lo fa n g l e ，a o a ) 定位技术：该技术根据信号到达的 角度，确定移动台相对于基站的角度关系，只要测量一个移动台距两个 8 浙江大学硕士学位论文第2 章相关背景及技术简介 基站的信号到达角度，就可以确定出移动台的位置角度到达定位技术 是基于网络的定位方案，优点是可以在语音信道上工作，不需要高精度 的系统定时。但缺点是需要复杂的天线，易出现定位盲点，实旌成本较 高。 到达时间差异( t i m ed i f f e r e n c eo fa r r i v a l 。t d o a ) 定位技术：该定 位技术是通过检测信号到达两个基站的时问差，而不是到达的绝对时间 来确定移动台位置的，降低了对时问的同步要求。它也是基于网络的定 位方案，优点是精度较高，实现容易。缺点是为了保证定时精度，需要 改造基站设备。 增强型观测时间差( e n h a n c e d - o b s e r v e dt i m ed i f f e r e n c e ，e - o t d ) 定 位技术：该技术的实现原理是手机对服务小区基站和周围几个基站进行 测量，算出测量数据之间的时间差，并用此计算用户相对于基站的位置。 增强型观测时间差定位技术是基于网络的定位方案，是目前使用最多的 技术，也是欧洲电信标准化组织( e t s i ) 建议使用的主要技术。 ( 2 )基于移动终端的定位技术：基于移动终端的定位技术是指用户通过移 动终端来接收卫星的导航信号，通过它的内置软件计算处位置信息，定位过程不 需要网络参与：主要有如下几种： g p s 定位技术：全球卫星定位系统是2 0 世纪7 0 年代初美国出于军事目的歼 发的卫星导航定位系统，g p s 主要是利用几颗卫星的测量数据计算一个移 动用户的位置，即经度、纬度和高度。原始数据可以由终端处理，也可 以送到网络侧处理。g p s 可用于车辆导航和手持设备。g p s 定位一般可采 用4 颗定位卫星，g p s 定位是基于到达时间机理。 a - g p s 定位技术：采用g p s 直接对移动终端定位，首次定位可能需要1o n l i n 左右的时间，因此对于像e 9 1 1 ( 1 1 0 ) 这类业务，是不允许的。利用辅助g p s 作定位，传输一些辅助数据，这样可以大大缩小代码搜索窗口和频率搜 索窗口，使得定位时间降至几秒钟。 2 2 2g i s 系统 实现功能强大的位置相关服务，必须要有强大的g i s 平台提供支持。它是收 集、管理、操作、分析和显示空间数据的计算机软硬件系统。g i s 的基本思想是 将地球表面信息按照它的特性进行分层，每个图层存储特征相同或相似的事务对 象集。如河流、湖泊、道路、土地利用和建筑物等构成不同的图层，进行管理和 9 浙江大学硕上学位论文第2 章相关背景及技术简介 存储每个图层都可以有一个唯一的数据库表与其相对应因此地理信息系统是 一种空间性数据库管理系统，它除了具备一般数据库管理系统的数据输入、存储、 查询和显示输出等基本功能外，还能够进行空间查询和空间分析，用户可以根据 需要建立一个应用分析模型，通过动态分析为评价、管理和决策服务。 g i s 系统是位簧服务系统的核心，负责与移动终端的信息交互以及与各个分中 心( 定位服务器，内容提供商) 的网络互连，完成各种信息的分类、记录和转发以 及分中心之间业务信息的流动，并对整个网络进行监控。它主要包括地理信息服 务系统、数掘管理系统以及应用服务系统 地理信息服务系统负责地理信息服务的数据分析、查询、获取、发布等功能。 系统分为数据库管理、地理信息引擎、地理信息服务3 个层次。其中数据库管理 负责管理运营平台的所有数据。地理信息服务分为地理信息核心服务和地理信息 应用服务框架两个部分，其中核心服务是在地理信息引擎的基础上提供的地理信 息发布、地理信息分析、路径搜索、地理编码等核心服务功能；应用服务框架是 在综合各种地理信息核心服务的基础上提供的应用服务框架，包括城市黄页服 务、个人导航服务、公交换乘服务、朋友位置查找服务、地址查找服务等”1 。 g i s 的核心功能主要是对地理信息数据库的操作和管理： 地图发布功能：根掘用户的生活需要生成适用于不同终端的地图，所发 布的地图有矢量、栅格或者混合模式。 地理分析功能：根据定位系统得到的经纬度定位地图以及相关查询功能。 例如可以根据经纬度查出你说出的位置以及附近地区的基本信息；也可 以根据2 个经纬度点计算之间乘车方案。 地理编码功能：地理编码服务器转换基于字符串的地址，使它成为地图 上对应的明确的经纬度点。实现上述功能，除了电子地图数据库外，还 必须提供地理编码数据库。 路径搜索功能：根据给定的2 个经纬度点，计算两点间距离最短的路径或 者时间最短的路径，并产生描述该路径的地图信息和路程长度及时间的 文字描述信息。该功能在个人导航和车载导航上广泛应用。 根据用户的实际需求，利用g i s 的核心功能和后台数据库实现各种不同的应 用服务。通常要开发一些基于位置的服务，我们可以在供应商提供的g i s 核心功 能模块和空间数据库上封装开发任意的自己想要提供给用户的服务。用户通过移 动终端访问某项服务时，直接访问应用服务模块提供的接口，该模块再去操作g i s 系统和一些数据库，得到结果返回给用户嗍。 1 0 浙江大学硕上学位论文 第2 章相关背景及技术简介 2 2 3 网络接入技术 移动终端( 主要指手机) 与服务器之间通信的方式有多种，早期的g s m 短信 方式，后来的w a p 、g p r s 、c d m a 等方式。现在的手机功能非常强大，以上几种方 式一般都可以支持，所以它可以作为各种位置服务的终端设备”。 基于短信的位置服务主要有两种方式：s m s 和m m s 。短消息位置服务查询是 一种手机用户的主动查询，手机用户通过使用手机发送带有相关定位命令操作的 短信发送到短信中心和定位服务中心，定位服务中心在接到定位服务请求后，根 据请求的内容进行相关的处理并把处理的结果返回给短消息中心，短消息中心再 将定位结果以短消息的形式发送给用户。m m s 服务是通过g p r s 网络提供的一种短 信服务。g p r s 是通用分组无线业务，是在现有的g s m 系统上发展出来的一种新 的分组数据承载业务。g p r s 与现有的g s m 语音系统最根本的区别是，g s m 是一种 电路交换系统，而g p r s 是一种分组交换系统。g p r s 能够随时为用户提供透明的 i p 通道，可直接访问i n t e r n e t 中的所有站点和资源，采用信道复用技术，每一 个g p r s 用户都能够实现永远在线。因此，g p r s 特别适用于间断的、突发性的或 实时的大数据量传输，这一特点正适合大多数移动互联的应用。虽然s m s 只适用 于非实时的小数掘量传输，偶尔还有消息丢失现象，但实现起来要比g p r s 成本 低并且容易得多嗍。如图2 - 3 所示： 手 = l 为字符串的长度。对应每个汉字字符，建立一个节点所有节点组成 一个集合。对该集合作如下处理： 根掘其表示汉字字符在字符串中的位置，分别编号为：v o ，v 。，v 2 ，v n 。 若- = c i c f h - , * * 6 , c ，是一个词，则可建立有向边 ，边对应的词为 w ( o i j = n ) 。 在上面的集合中定义全序关系：v ；( v ，当i 3 9 1 7 9 1 0 0 8 一最短路径 85 8 2 9 9 9 2 2 3 2 2 词法分析的技术难点 ( 1 ) 建立词表的困难：语言的随意性较强，同样的词语有不同的表述。核心 词库如何对这些词进行处理是一个难点如何寻找一个词根算法使之既能够保持 词的基本含义，又能最大限度地保存词在原文中要表达的信息也是一个难点。 ( 2 ) 词的歧义性：语言的歧义性给自然语占的理解增加了很大的难