雖然全球衛星定位系統(GPS)已經是被廣泛應用的技術，但在室內和密閉停車場等訊號遮蔽的環境，或當有GPS干擾訊號時，GPS定位就無法正常運作。這種情況能夠透過利用行動蜂巢網路特性增強GPS接收器資料來改善，以擴大GPS的應用範圍(圖1)。
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| 圖1 即使在GPS衛星被封鎖的地區，CellLocate也能支援定位功能。 |
提供獨立式位置預估
例如u-blox在其2G LEON系列和3G LISA系列無線模組中，已內嵌蜂巢式定位技術CellLocate。CellLocate技術可根據周遭的全球行動通訊系統(GSM)蜂巢資訊與GPS定位資料提供獨立式的位置預估，來增強下列多種情況下的定位準確度：
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在隧道、大樓或金屬貨櫃等收不到衛星訊號的情況下，GPS接收器便不能決定正確位置，但對車隊和供應管理人員來說，這是無法接受的。利用GSM蜂巢訊息的蜂巢式定位系統能提供大概的位置估算。這對車輛或貨櫃追蹤應用而言，十分具有吸引力，因為能擁有寶貴資產的大概位置訊息，總比完全沒有定位資訊來得好。此系統可在倉庫、火車站、機場和隧道內發揮作用。 |
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GPS干擾裝置不到一百美元就可買到。竊賊在偷車時常會用這些裝置來干擾GPS接收器，因此，在這種情況下會需要一個備用的蜂巢式系統，當衛星訊號因被干擾而封鎖時，可透過GSM蜂巢訊號發揮定位功能。由於內建CellLocate技術的GPS接收器能偵測干擾訊號的存在，可為系統增加智慧功能，將其顯示為意圖偷竊的狀態。 |
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許多機器對機器(M2M)應用須要在固定區域內提供定位功能，例如城市、沿著主要運輸或鐵路路線，或是在展覽會、娛樂或醫療院所等特定地點。這些區域的定位可靠度能透過蜂巢訊號和GPS來提升，以實現準確的定位功能。以u-blox的AssistNow Online GPS輔助服務為基礎，CellLocate技術可被用來與先前成功的GPS定位資訊結合，以與蜂巢定位資料比對。 |
此學習式解決方案對M2M應用來說非常實際，因為機器物件常在特定區域內被重複使用，例如在城市中穿梭的計程車隊，或是在倉庫間往返的貨櫃和棧板車。在這些情況下，能快速產生有用蜂巢資料的特定資料庫，因此可為使用者提供可靠的目前位置訊息。
以上這些情境都是結合蜂巢和GPS定位資料的混合式定位技術，可提供較單獨利用GPS技術更好的結果。總歸來說，定位效能可提升並延伸至GPS衛星訊號完全封鎖的區域，特別是在大樓裡；能夠避免無法定位的情況發生，只要在行動電話覆蓋範圍內，至少可提供大概的位置估計；還可以克服GPS干擾情況，以強化防盜系統效能。
比對可視基地台/GPS定位資訊
對於在2G或3G行動電話覆蓋範圍內任意提供的定位位置來說，會有一組特定基地台是可視的。透過內嵌於無線模組中的CellLocate功能，可回報在特定位置上有哪些基地台是可視的。運用這些訊息，失竊車輛追蹤器等這類裝置，便能將資料傳送到後端的CellLocate伺服器。
然後，CellLocate伺服器會將可視基地台資料與先前在同樣(或附近)位置取得的GPS定位資訊比對。之後，伺服器便會將大概位置回傳給接收裝置。此裝置再將此位置傳到如緊急應變中心等終端應用，以便採取進一步的行動(圖2)。
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| 圖2 CellLocate蜂巢定位機制運作示意圖 |
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| 圖3 資料庫養成 |
因此，CellLocate需要蜂巢網路特性資料庫以及先前曾在特定區域內成功定位的相對應GPS訊息，舉例來說，在客戶的倉庫，可用於裝置位在室內的追蹤應用，在特定局部區域內，可用於照顧醫院病人或可能走失的老人，以及沿著高速公路追蹤失竊車輛。這些資料庫能由使用者，或透過利用裝置收集GPS標記位置的蜂巢觀察資訊快速取得。
CellLocate伺服器還能透過網路單元的已知邊界來推斷位置，以增加系統的智慧功能。以下是利用單一網路單元取得位置的簡單範例：
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網路單元A的歷史觀察資料會被回報並與其相對應的GPS位置比對。資料會被傳送到CellLocate伺服器，並儲存下來。此過程會在CellLocate運作的特定區域內(針對網路單元B、C等)重複進行(圖3)。請注意，在某些應用中，此過程會隨系統的正常使用自動進行。 |
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| 圖4 建立地理圍籬 |
一旦收集到足夠的資料後，CellLocate伺服器會畫出最遠的邊際，亦即建立地理圍籬(Geofence)，來定義網路單元A的可視性實體邊界。請注意，此邊界也可能包含沒有相對應的GPS定位資料如室內、在大樓或停車場內，例如圖4中的紅A所示。此過程也對鄰近的網路單元B、C、D等重複進行。 |
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| 圖5 將網路單元A的可視性與歷史GPS資料比對，以推論大概位置。 |
CellLocate伺服器會利用專有的演算法將現有的觀察與資料庫中的歷史觀察進行比對，會產生一個有些微誤差的大概位置，此訊息會被回傳給裝置，以供應用程式使用。此混合式定位方法在沒有先前GPS定位資料的情況下如室內亦能執行，只要單元A的可視性被確認，地理圍籬的中間就會被視為大概位置(圖5)。 |
多單元可視性提升準確度
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| 圖6 當三個地理圍籬重疊時，大概位置就會被假定為在陰影區域。 |
上述的簡單範例是以單一網路單元的可視性為基礎。所有單元A的觀察都會得到地理圍籬的中間值，因此可提供一個大概的位置。而透過記錄每個位置的多單元可視性，便可提升準確度。若裝置能看見單元A、B、C，便會將需求連同觀察資料一同送到伺服器專有演算法，用來比對目前觀察與三個單元的可視區域，以回報更正確的位置(圖6)。
雖然，CellLocate通常是用來在GPS衛星訊號微弱或被封鎖(如室內)的區域內輔助GPS定位功能，但在裝置初始化後，上述方法也能夠在沒有GPS接收器的情況下運作，以提供更佳的可靠度與覆蓋範圍。
CellLocate的準確度與網路單元密度和資料庫數量密切相關。因此，在蜂巢基地台僅間隔幾百公尺的都會區內會得到最佳結果。蜂巢網路會隨網路業者進行變更而持續演進，例如在網路維修期間，或增加通訊網路容量。採用CellLocate技術的裝置能掃描整個網路環境，而不只是掃描隸屬於此服務網路的單元，還包括其他網路業者的網路單元，因此能提供最佳效能。CellLocate中的專有比對演算法，在其他網路業者的單元中亦能良好運作，不僅能因應網路變更提供更強韌的位置概估，還能因為觀察到更多網路單元而增加準確度。
CellLocate效益明顯
將CellLocate與GPS結合，或甚至無需GPS，可以取得以下的效益：
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GPS無法在室內運作，但即使在倉庫、機場或貨櫃等GPS衛星被封鎖的環境中，CellLocate仍能提供大概的定位資訊。 |
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對失竊車輛、貴重物品或人物追蹤等關鍵應用來說，即使是有GPS干擾訊號，透過將CellLocate與GPS結合也一定能提供定位訊息。 |
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CellLocate是一個自我學習系統，它的資料庫會隨時間持續提升，以增加正常運作下的GPS定位密度。隨著電信業者持續部署新的網路單元，並更改現有單元的特性，此功能非常重要。 |
不涉及使用者隱私
CellLocate是由u-blox提供的免費服務，以支援其2G和3G數據機產品，毋須授權即可使用。由於不須要收集個人或使用資料，因此CellLocate是一個不涉及使用者隱私權的安全系統。
(本文作者依序為u-blox前瞻計畫經理、通訊經理及產品經理)