Геолокационные сервисы: обзор и применение.

Введение

Общий класс компьютерных программных сервисов, использующих данные о местоположении для управления функциями.

Сервис, основанный на местоположении (LBS), – это общий термин, обозначающий программные сервисы, которые используют географические данные и информацию для предоставления услуг или информации пользователям. LBS может применяться в различных областях, таких как здравоохранение, поиск объектов в помещении, развлечения, работа, личная жизнь и т.д. К наиболее распространенным примерам LBS относятся навигационное программное обеспечение, сервисы социальных сетей, реклама на основе местоположения и системы отслеживания. LBS также может включать мобильную коммерцию в виде купонов или рекламы, ориентированной на клиентов в зависимости от их текущего местоположения. Кроме того, LBS охватывает персонализированные сервисы погоды и даже игры, основанные на местоположении. LBS имеет решающее значение для многих предприятий и государственных организаций, позволяя получать ценную информацию из данных, привязанных к конкретному месту проведения деятельности. Пространственные закономерности, которые могут быть выявлены с помощью данных и сервисов, связанных с местоположением, являются одним из наиболее мощных и полезных аспектов LBS, поскольку местоположение является общим знаменателем для всех этих действий и может использоваться для лучшего понимания закономерностей и взаимосвязей. Банковское дело, наблюдение, электронная коммерция и многие системы вооружения зависят от LBS. Политики доступа могут контролироваться данными о местоположении, ограничениями по времени суток или их комбинацией. Таким образом, LBS является информационной службой и имеет множество применений в современных социальных сетях, развлечениях или системах безопасности, доступных через мобильные устройства посредством мобильной сети и использующих информацию о географическом положении мобильного устройства. Эта концепция систем, основанных на определении местоположения, не соответствует стандартизированной концепции систем определения местоположения в реальном времени (RTLS) и связанных с ними локальных сервисов, как указано в стандартах ISO/IEC 19762-5 и ISO/IEC 24730-1. В то время как сетевые вычислительные устройства обычно хорошо справляются с предоставлением потребителям устаревших данных, сами вычислительные устройства также могут отслеживаться, в том числе в режиме реального времени. В связи с этим возникают вопросы конфиденциальности, связанные с LBS, которые рассматриваются ниже.

История

Услуги, основанные на местоположении (LBS), широко используются во многих компьютерных системах и приложениях. Современные службы, основанные на местоположении, стали возможными благодаря технологическим достижениям, таким как Всемирная паутина, спутниковые навигационные системы и широкое распространение мобильных телефонов. Службы, основанные на местоположении, были разработаны путем интеграции данных из спутниковых навигационных систем, сотовых сетей и мобильных вычислений для предоставления услуг, основанных на географическом местоположении пользователей. За свою историю программное обеспечение для определения местоположения эволюционировало от простых моделей обслуживания на основе синхронизации до аутентифицированных и сложных инструментов для реализации практически любой модели или функции службы, основанной на местоположении. В настоящее время не существует согласованных критериев для определения размера рынка услуг, основанных на местоположении, но Европейское агентство GNSS оценило, что к 2013 году 40% всех компьютерных приложений использовали программное обеспечение, основанное на местоположении, и 30% всех поисковых запросов в Интернете были связаны с поиском местоположений. LBS – это возможность открывать и закрывать определенные объекты данных на основе использования местоположения или времени (или обоих) в качестве элементов управления и триггеров, или как часть сложных криптографических ключей или хэш-систем и данных, к которым они обеспечивают доступ. Службы, основанные на местоположении, могут быть одной из наиболее часто используемых платформ для принятия решений на уровне приложений в вычислительной технике. Система глобального позиционирования (GPS) была впервые разработана Министерством обороны США в 1970-х годах и стала доступна для всемирного использования и использования гражданскими лицами в 1980-х годах. К предшественникам современных служб, основанных на местоположении, относятся инфракрасная система Active Badge (1989–1993), испытание Ericsson Europolitan GSM LBS, проведенное Йоргеном Йоханссоном (1995), и магистерская диссертация, написанная сотрудником Nokia Тимо Ранталайненом в 1995 году. В 1990 году компания International Teletrac Systems (позже PacTel Teletrac), основанная в Лос-Анджелесе, штат Калифорния, представила первые в мире динамические услуги по восстановлению угнанных транспортных средств в режиме реального времени. В качестве смежной области они начали разрабатывать службы, основанные на местоположении, которые могли бы передавать информацию о товарах и услугах, связанных с местоположением, на пользовательские программируемые буквенно-цифровые пейджеры Motorola. В 1996 году Федеральная комиссия по связи США (FCC) издала правила, требующие от всех операторов мобильной связи США определять местоположение абонентов, обращающихся в экстренные службы. Это правило было компромиссом, достигнутым операторами мобильной связи США, которые стремились к поддержке со стороны служб экстренной помощи, чтобы получить такую же защиту от судебных исков, связанных с экстренными вызовами, как и операторы фиксированной связи. В 1997 году Кристофер Кингдон из Ericsson представил описание этапа 1 служб определения местоположения (LCS) совместной группе GSM Европейского института телекоммуникационных стандартов (ETSI) и Американского национального института стандартов (ANSI). В результате была создана рабочая группа по LCS в рамках ANSI T1P1.5. Эта группа продолжила выбирать методы определения местоположения и стандартизировать службы определения местоположения (LCS), позже известные как службы, основанные на местоположении (LBS). Определенные узлы включают в себя Центр мобильного определения местоположения шлюза (GMLC), Центр обслуживания мобильного определения местоположения (SMLC) и такие понятия, как Запрос определения местоположения, инициированный мобильным устройством (MO LR), Запрос определения местоположения, вызванный сетью (NI LR) и Запрос определения местоположения, завершающийся на мобильном устройстве (MT LR). В результате этих усилий в 1999 году в США был подан первый патент на цифровую службу, основанную на местоположении, и он был выдан в марте 2002 года после девяти запросов экспертизы. Патент содержит элементы управления, которые при применении к современным сетевым моделям обеспечивают ключевую ценность во всех системах. В 2000 году, после одобрения двенадцати крупнейших мировых операторов связи, Ericsson, Motorola и Nokia совместно создали и запустили Location Interoperability Forum Ltd (LIF). Этот форум сначала определил протокол мобильного определения местоположения (MLP) – интерфейс между телекоммуникационной сетью и приложением LBS, работающим на сервере в домене Интернета. Затем, во многом благодаря группе Vodafone, LIF разработала Location Enabling Server (LES) – "промежуточное ПО", которое упрощает интеграцию нескольких служб LBS с инфраструктурой оператора. В 2004 году LIF была объединена с Open Mobile Association (OMA). В рамках OMA была сформирована рабочая группа по LBS. В 2002 году компания Marex.com в Майами, штат Флорида, разработала первое в мире телеметрическое устройство для морских активов для коммерческой продажи. Устройство, разработанное Marex и спроектированное ее партнерскими компаниями в области телекоммуникаций и аппаратного обеспечения, было способно передавать данные о местоположении и получать данные служб, основанных на местоположении, как по сотовым, так и по спутниковым каналам связи. Используя спутниковую сеть Orbcomm, устройство имело многоуровневые функции SOS как для MAYDAY, так и для морской помощи, мониторинг состояния и производительности судна с удаленным уведомлением, а также специальное аппаратное устройство, аналогичное GPS-блокам. На основе местоположения устройства оно могло предоставлять подробную информацию о пеленге, расстоянии и связи оператору судна в режиме реального времени, в дополнение к функциям морской помощи и MAYDAY. Концепция и функциональность были названы Службами, основанными на местоположении, главным архитектором и менеджером по продуктам компании Marex, Джейсоном Мановицем, старшим вице-президентом по продуктам и стратегии. Устройство было брендировано как Integrated Marine Asset Management System (IMAMS), и концептуальный прототип был продемонстрирован различным государственным учреждениям США для идентификации, отслеживания и обеспечения соблюдения правил судов, в дополнение к коммерческой линейке продуктов. Устройство могло отслеживать активы, включая корабли, самолеты, контейнеры и любые другие мобильные активы с надлежащим источником питания и размещением антенны. Финансовые трудности компании Marex не позволили вывести продукт на рынок, и прототип исчез. Первым мобильным веб-устройством, поддерживающим LBS, был Palm VII, выпущенный в 1999 году. Два приложения в комплекте использовали информацию о местоположении на уровне почтового индекса и разделяют звание первого потребительского приложения LBS: приложение Weather.com от The Weather Channel и приложение TrafficTouch от Sony Etak / Metro Traffic. Первые службы LBS были запущены в 2001 году компанией TeliaSonera в Швеции (FriendFinder, телефонный справочник, местоположение дома, местоположение экстренного вызова и т. д.) и компанией EMT в Эстонии (местоположение экстренного вызова, поиск друзей, телевизионная игра). TeliaSonera и EMT основали свои службы на системе мобильного определения местоположения Ericsson (MPS). Другие ранние службы LBS включают friendzone, запущенную swisscom в Швейцарии в мае 2001 года с использованием технологии valis ltd. Служба включала поиск друзей, знакомства на основе местоположения и игры на основе местоположения. Позже та же служба была запущена компаниями Vodafone Germany, Orange Portugal и Pelephone в Израиле. В мае 2002 года go2 и AT&T Mobility запустили первое (в США) мобильное приложение LBS для локального поиска, которое использовало технологии автоматической идентификации местоположения (ALI), предписанные FCC. Пользователи go2 могли использовать ALI от AT&T для определения своего местоположения и поиска поблизости, чтобы получить список запрошенных местоположений (магазинов, ресторанов и т. д.), ранжированных по близости к ALI, предоставляемому беспроводной сетью AT&T. Определенное ALI местоположение также использовалось в качестве отправной точки для пошаговых инструкций. Основное преимущество заключается в том, что мобильным пользователям не нужно вручную указывать почтовые индексы или другие идентификаторы местоположения для использования LBS при переходе в другое местоположение.

Location based services (LBSs) are widely used in many computer systems and applications. Modern location based services are made possible by technological developments such as the World Wide Web, satellite navigation systems, and the widespread use of mobile phones. Location based services were developed by integrating data from satellite navigation systems, cellular networks, and mobile computing, to provide services based on the geographical locations of users. Over their history, location based software has evolved from simple synchronization based service models to authenticated and complex tools for implementing virtually any location based service model or facility. There is currently no agreed upon criteria for defining the market size of location based services, but the European GNSS Agency estimated that 40% of all computer applications used location based software as of 2013, and 30% of all Internet searches were for locations. LBS is the ability to open and close specific data objects based on the use of location or time (or both) as controls and triggers or as part of complex cryptographic key or hashing systems and the data they provide access to. Location based services may be one of the most heavily used application layer decision framework in computing. The Global Positioning System was first developed by the United States Department of Defense in the 1970s, and was made available for worldwide use and use by civilians in the 1980s. Research forerunners of today's location based services include the infrared Active Badge system (1989–1993), the Ericsson Europolitan GSM LBS trial by Jörgen Johansson (1995), and the master thesis written by Nokia employee Timo Rantalainen in 1995. In 1990 International Teletrac Systems (later PacTel Teletrac), founded in Los Angeles CA, introduced the world's first dynamic real time stolen vehicle recovery services. As an adjacency to this they began developing location based services that could transmit information about location based goods and services to custom programmed alphanumeric Motorola pagers. In 1996 the US Federal Communications Commission (FCC) issued rules requiring all US mobile operators to locate emergency callers. This rule was a compromise resulting from US mobile operators seeking the support of the emergency community in order to obtain the same protection from lawsuits relating to emergency calls as fixed line operators already had. In 1997 Christopher Kingdon, of Ericsson, handed in the Location Services (LCS) stage 1 description to the joint GSM group of the European Telecommunications Standards Institute (ETSI) and the American National Standards Institute (ANSI). As a result, the LCS sub working group was created under ANSI T1P1.5. This group went on to select positioning methods and standardize Location Services (LCS), later known as Location Based Services (LBS). Nodes defined include the Gateway Mobile Location Centre (GMLC), the Serving Mobile Location Centre (SMLC) and concepts such as Mobile Originating Location Request (MO LR), Network Induced Location Request (NI LR) and Mobile Terminating Location Request (MT LR). As a result of these efforts in 1999 the first digital location based service patent was filed in the US and ultimately issued after nine office actions in March 2002. The patent has controls which when applied to today's networking models provide key value in all systems. In 2000, after approval from the world’s twelve largest telecom operators, Ericsson, Motorola and Nokia jointly formed and launched the Location Interoperability Forum Ltd (LIF). This forum first specified the Mobile Location Protocol (MLP), an interface between the telecom network and an LBS application running on a server in the Internet domain. Then, much driven by the Vodafone group, LIF went on to specify the Location Enabling Server (LES), a "middleware", which simplifies the integration of multiple LBS with an operators infrastructure. In 2004 LIF was merged with the Open Mobile Association (OMA). An LBS work group was formed within the OMA. In 2002, Marex. com in Miami Florida designed the world first marine asset telemetry device for commercial sale. The device, designed by Marex and engineered by its partner firms in telecom and hardware, was capable of transmitting location data and retrieving location based service data via both cellular and satellite based communications channels. Utilizing the Orbcomm satellite network, the device had multi level SOS features for both MAYDAY and marine assistance, vessel system condition and performance monitoring with remote notification, and a dedicated hardware device similar to GPS units. Based upon the device location, it was capable of providing detailed bearing, distance and communication information to the vessel operator in real time, in addition to the marine assistance and MAYDAY features. The concept and functionality was coined Location Based Services by the principal architect and product manager for Marex, Jason Manowitz, SVP, Product and Strategy. The device was branded as Integrated Marine Asset Management System (IMAMS), and the proof of concept beta device was demonstrated to various US government agencies for vessel identification, tracking, and enforcement operations in addition to the commercial product line. The device was capable of tracking assets including ships, planes, shipping containers, or any other mobile asset with a proper power source and antenna placement. Marex's financial challenges were unable to support product introduction and the beta device disappeared. The first consumer LBS capable mobile Web device was the Palm VII, released in 1999. Two of the in the box applications made use of the ZIP code–level positioning information and share the title for first consumer LBS application: the Weather. com app from The Weather Channel, and the TrafficTouch app from Sony Etak / Metro Traffic. The first LBS services were launched during 2001 by TeliaSonera in Sweden (FriendFinder, yellow pages, houseposition, emergency call location etc.) and by EMT in Estonia (emergency call location, friend finder, TV game). TeliaSonera and EMT based their services on the Ericsson Mobile Positioning System (MPS). Other early LBSs include friendzone, launched by swisscom in Switzerland in May 2001, using the technology of valis ltd. The service included friend finder, LBS dating and LBS games. The same service was launched later by Vodafone Germany, Orange Portugal and Pelephone in Israel. In May 2002, go2 and AT&T Mobility launched the first (US) mobile LBS local search application that used Automatic Location Identification (ALI) technologies mandated by the FCC. go2 users were able to use AT&T's ALI to determine their location and search near that location to obtain a list of requested locations (stores, restaurants, etc.) ranked by proximity to the ALI provide by the AT&T wireless network. The ALI determined location was also used as a starting point for turn by turn directions. The main advantage is that mobile users do not have to manually specify postal codes or other location identifiers to use LBS, when they roam into a different location.

Промышленность локации

Существуют различные компании, которые продают доступ к истории местоположений людей, и по оценкам, это индустрия объемом 12 миллиардов долларов, состоящая из сборщиков, агрегаторов и торговых площадок. По состоянию на 2021 год компания Near заявляла о наличии данных 1,6 миллиарда человек в 44 странах, Mobilewalla – данных о 1,9 миллиарда устройств, а X Mode – о базе данных, охватывающей 25% взрослого населения США. Анализ, проведенный некоммерческой журналистской организацией The Markup, выявил, что 6 из 47 компаний заявляли о наличии в своих базах данных более миллиарда устройств. По состоянию на 2021 год не существует правил или законов, регулирующих, кто может приобретать личные данные.

Методы определения местоположения

Существует несколько способов определения местоположения объекта, например, мобильного телефона или устройства. Еще одним развивающимся методом подтверждения местоположения является верификация относительного местоположения объектов на основе технологий IoT и блокчейн.

Расположение плоскости управления

При определении местоположения на уровне управления, иногда называемом позиционированием, оператор мобильной связи определяет местоположение на основе задержки радиосигнала ближайших базовых станций (для телефонов без функций спутниковой навигации). Этот метод может быть довольно медленным, так как использует канал голосовой связи. Более простое и стандартное решение – LBS, основанное на спутниковой навигационной системе, такой как Galileo или GPS. Примером является функция "NearMe" от Sony Ericsson, используемая для точного определения местоположения. Спутниковая навигация основана на принципе трилатерации – базовом геометрическом методе, позволяющем определить местоположение, зная расстояние до нескольких известных точек.

Самооценка позиционирования

Более дешевой альтернативой использованию технологий определения местоположения для отслеживания игрока является отказ от отслеживания вовсе. Этот подход известен как "самоопределение местоположения". Он был использован в игре смешанной реальности Uncle Roy All Around You в 2003 году и рассматривался для применения в играх дополненной реальности в 2006 году. Вместо технологий отслеживания игрокам предоставлялась карта, по которой они могли перемещаться и отмечать свое текущее местоположение.

Мобильные сообщения

Мобильные сообщения играют важную роль в LBS. Обмен сообщениями, особенно SMS, использовался в сочетании с различными приложениями LBS, такими как мобильная реклама, основанная на местоположении. SMS по-прежнему является основной технологией доставки мобильных рекламных и маркетинговых кампаний на мобильные телефоны. Классическим примером применения LBS с использованием SMS является доставка мобильных купонов или скидок абонентам, находящимся поблизости от рекламируемых ресторанов, кафе и кинотеатров. Сингапурский оператор мобильной связи MobileOne реализовал подобную инициативу в 2007 году с участием многих местных маркетологов, которая, по сообщениям, имела огромный успех с точки зрения одобрения со стороны абонентов.

Проблемы конфиденциальности

Закон о защите конфиденциальности местоположения 2012 года (S.1223) был предложен сенатором Аль Франкеном (D MN) с целью регулирования передачи и обмена данными о местоположении пользователей в Соединенных Штатах. Он основан на принципе однократного согласия пользователя на участие в этих сервисах (Opt In). В законопроекте определены организации, осуществляющие сбор данных, типы собираемых данных и способы их использования. Однако законопроект не устанавливает срок хранения пользовательских данных собирающей организацией (ограничение в 24 часа представляется целесообразным, поскольку большинство сервисов используют данные для оперативного поиска, связи и т.п.), а также не включает данные о местоположении, хранящиеся локально на устройстве (пользователь должен иметь возможность периодически удалять содержимое файла данных о местоположении, как и удаляет файл журнала). Законопроект, одобренный Юридическим комитетом Сената, также обяжет мобильные сервисы раскрывать названия рекламных сетей или других третьих сторон, с которыми они делятся информацией о местоположении пользователей. С принятием закона CAN-SPAM в 2003 году в США стало незаконным отправлять какие-либо сообщения конечному пользователю без его явного согласия. Это создало дополнительные сложности для LBS-приложений, особенно в отношении сервисов, ориентированных на операторов связи. В результате возрос интерес к пользовательским сервисам и приложениям, предоставляющим пользователю контроль над своим опытом, как правило, посредством первоначального согласия через веб-сайт или мобильный интерфейс (например, SMS, мобильный веб и Java/BREW-приложения). Европейский Союз также предоставляет правовую базу для защиты данных, которая может применяться к сервисам, основанным на местоположении, и в частности, ряд европейских директив, таких как: (1) Персональные данные: Директива 95/46/EC; (2) Персональные данные в электронных коммуникациях: Директива 2002/58/EC; (3) Хранение данных: Директива 2006/24/EC. Однако применимость правовых положений к различным формам LBS и обработке данных о местоположении остается неясной. Одним из последствий данной технологии является то, что данные о местоположении и истории перемещений абонента принадлежат и контролируются операторами сети, включая операторов мобильной связи и поставщиков мобильного контента. Поставщики мобильного контента и разработчики приложений вызывают опасения. Действительно, исследование MIT 2013 года, проведенное де Монтжойе и др., показало, что четырех пространственно-временных точек, приблизительного места и времени достаточно для однозначной идентификации 95% из 1,5 миллиона человек в базе данных мобильности. Исследование также показало, что эти ограничения сохраняются даже при низком разрешении набора данных. Следовательно, даже неточные или размытые наборы данных обеспечивают незначительную анонимность. Критическая статья Добсона и Фишера рассматривает возможности злоупотребления информацией о местоположении. Помимо правовой базы, существует ряд технических подходов к защите конфиденциальности с использованием технологий, повышающих уровень конфиденциальности (PET). Эти PET варьируются от простых переключателей включения/выключения до сложных PET, использующих методы анонимизации (например, обеспечивающие k-анонимность) или криптографические протоколы. Лишь немногие LBS предлагают такие PET; например, Google Latitude предлагал переключатель включения/выключения и позволял зафиксировать свое местоположение в произвольно определяемой точке. Кроме того, остается открытым вопрос о том, как пользователи воспринимают и доверяют различным PET. Единственное исследование, посвященное восприятию пользователями современных PET, – это [указать ссылку на исследование]. Другой набор методов, входящих в PET, – это методы обфускации местоположения, которые незначительно изменяют местоположение пользователей, чтобы скрыть их реальное местоположение, сохраняя при этом возможность определения их позиции и получения услуг от поставщика LBS. Недавние исследования показали, что краудсорсинг также является эффективным подходом к поиску потерянных объектов, при этом обеспечивается конфиденциальность пользователей. Это достигается путем ограничения уровня взаимодействия между пользователями.

The Location Privacy Protection Act of 2012 (S.1223) was introduced by Senator Al Franken (D MN) in order to regulate the transmission and sharing of user location data in the United States. It is based on the individual's one time consent to participate in these services (Opt In). The bill specifies the collecting entities, the collectable data and its usage. The bill does not specify, however, the period of time that the data collecting entity can hold on to the user data (a limit of 24 hours seems appropriate since most of the services use the data for immediate searches, communications, etc. ), and the bill does not include location data stored locally on the device (the user should be able to delete the contents of the location data document periodically just as he would delete a log document). The bill which was approved by the Senate Judiciary Committee, would also require mobile services to disclose the names of the advertising networks or other third parties with which they share consumers' locations. With the passing of the CAN SPAM Act in 2003, it became illegal in the United States to send any message to the end user without the end user specifically opting in. This put an additional challenge on LBS applications as far as "carrier centric" services were concerned. As a result, there has been a focus on user centric location based services and applications which give the user control of the experience, typically by opting in first via a website or mobile interface (such as SMS, mobile Web, and Java/BREW applications). The European Union also provides a legal framework for data protection that may be applied for location based services, and more particularly several European directives such as: (1) Personal data: Directive 95/46/EC; (2) Personal data in electronic communications: Directive 2002/58/EC; (3) Data Retention: Directive 2006/24/EC. However the applicability of legal provisions to varying forms of LBS and of processing location data is unclear. One implication of this technology is that data about a subscriber's location and historical movements is owned and controlled by the network operators, including mobile carriers and mobile content providers. Mobile content providers and app developers are a concern. Indeed, a 2013 MIT study by de Montjoye et al. showed that 4 spatio temporal points, approximate places and times, are enough to uniquely identify 95% of 1.5M people in a mobility database. The study further shows that these constraints hold even when the resolution of the dataset is low. Therefore, even coarse or blurred datasets provide little anonymity. A critical article by Dobson and Fisher discusses the possibilities for misuse of location information. Beside the legal framework there exist several technical approaches to protect privacy using privacy enhancing technologies (PETs). Such PETs range from simplistic on/off switches to sophisticated PETs using anonymization techniques (e. g. providing k anonymity), or cryptograpic protocols. Only few LBS offer such PETs, e. g., Google Latitude offered an on/off switch and allows to stick one's position to a free definable location. Additionally, it is an open question how users perceive and trust in different PETs. The only study that addresses user perception of state of the art PETs is. Another set of techniques included in the PETs are the location obfuscation techniques, which slightly alter the location of the users in order to hide their real location while still being able to represent their position and receive services from their LBS provider. Recent research has shown that crowdsourcing is also an effective approach at locating lost objects while still upholding the privacy of users. This is done by ensuring a limited level of interactions between users.