一种基于地理位置的移动消息系统的制作方法

一种基于地理位置的移动消息系统的制作方法
【专利摘要】本发明设计了一种基于地理位置的移动装置消息方法，利用室外和室内精确定位技术，实现在特定地理位置标注及接受消息的功能。方法包括室内外精确定位技术，海量消息数据服务，基于社会网的消息通道，以及移动装置客户端。室内外精确定位技术综合GPS，Wifi，NFC协议，将定位精度提高到楼层及房间级，供消息发送和接收(推送)服务；海量消息数据服务支持对文本、语音、图片、视频、及其他消息信号的存储、检索、查询，利用云计算构架支持海量用户请求；基于社会网的消息通道提供了消息的隔离机制，消息可以发送给某个用户，一组用户，或者所有用户(公共消息)，在公共消息中根据用户的社会网评价来判定消息的优先级；移动装置客户端提供可视化操作接口和消息推送机制。
【专利说明】-种基于地理位置的移动消息系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及移动装置的消息传播方法，尤其涉及一种基于精确地理位置信息的多 格式多通道移动装置消息传播方法和系统，属于移动计算和社交网络【技术领域】。

【背景技术】
[0002] 随着移动装置的智能化和普遍化，移动网络的高覆盖和网络升级，以及社交网络 的广泛应用，基于移动装置的消息系统在近年来得到快速的发展。从传统的电话通信，短信 彩信，再到基于互联网的消息通信（例如微信），用户对消息通信有着巨大的需求，而这些 消息系统的设计原则，主要是为了方便用户随时随地的实时沟通。
[0003] 然而在很多应用场景下会产生出于此不同的需求，即不要求消息的实时性，而利 用其延时性，或限制性，达到某种效果。例如，将消息绑定在某个地理位置上，当用户达到这 个位置时，才能获取消息，实现基于位置和情景的提醒等功能。实际上，这是一种基于上下 文（context)触发的消息机制，上下文可以包括：地理位置，时间，物品，参与用户，当时可 获取信息等，当上下文满足某一个条件的时候（某个时间，某个会议室，某些人聚集），触发 某个消息的产生（发送会议议程给所有现场参与者）。而在这其中最为常用的上下文即地 理位置信息。
[0004] 要实现这种以地理位置为主的移动消息系统，需要以下一些关键技术条件：
[0005] 1.精确地理位置：虽然目前智能移动设备的GPS装备率很高，然而还是有很多移 动设备不具备GPS功能，我们需要为他们提供较精确的定位功能；而对于GPS，使用中仍然 存在一定的定位误差，特别是在室内情况下。如何提1?定位精度是本消息机制的关键之一。 同时，传统的定位方法，只能获得经纬度信息，而缺乏高度信息，这也限制了一些应用。
[0006] 2.地理信息等上下文的描述方式：对于定位消息来说，有时候仅仅知道经纬度是 不够的，例如当用户希望将一个消息留在某一个房间范围的话，我们需要定义房间的空间 范围（包括楼层）；同样的需求存在于其他上下文信息中，例如如何定义一个场景。我们需 要找到一种表达方式来描述这些上下文信息。
[0007] 3.移动设备的消息通道：目前移动设备一般具有多种网络通道可供消息系统使 用，例如短信通道，WIFI，3G网络等。我们的消息机制需要支持多种网络通道，以保证用户 在各种情况下都得到消息服务。在消息接受方，需要支持消息的主动推送，可以采取后台程 序通过网络轮询的方式，也可以采取通过电信提供商的短信等消息机制实现。
[0008] 4.移动应用的支持：本消息系统在用户端将表现为一个移动应用，其需要使用以 下一些移动应用技术：移动社会网的连接功能（以获取用户社会网连接信息），地理位置和 其他上下文的可视化表示技术，移动应用的分发和获取技术，多媒体信息的创建和展示技 术（以支持多媒体格式消息）等。
[0009] 5.社会网分析技术：消息的传播可以通过社会网渠道，发送给某一个目标，一组 目标，或者公共可见，我们需要定义消息可见的社会网级别，同时对于公共可见的消息进行 社会网信誉分析，例如根据用户可信度，对公共消息进行排序，从而避免垃圾信息的高可见 度。
[0010] 6.海量消息存储和检索：对于一个支持多媒体格式的消息服务来说，我们需要设 计一个高效的数据存储和检索基础设施，支持对消息内容高性能/并发地写入和读取，同 时此存储和检索结构要足够灵活，以支持不同消息格式及未来扩展。同时还要支持对上下 文信息的高效检索，例如对地理位置的查询操作。
[0011] 7.平台服务的结构体系：本消息系统除了面向用户的应用之外，也支持对第三方 应用开发者开放平台功能，使得他们可以通过本消息机制满足定制化的需求，这要求在体 系结构上进行设计，开放接口供第三方使用。
[0012] 本发明，以基于地理定位的消息系统为应用目标，设计了以上这些关键技术的实 施方法。


【发明内容】

[0013] 本发明设计了一种基于以地理位置为主的基于上下文情景的移动消息系统，该系 统利用用户所在的上下文情景触发消息的接受，系统支持多格式多通道，以及开放的平台 服务体系结构。为了实现系统目标，本发明使用如下的技术方案：
[0014] 1.精确地理位置
[0015] 本系统结合GPS和WIFI信号等定位方式，提高定位精度，其中：
[0016] 1)GPS定位：最常用的定位方式，也是本系统的主要定位方式，无论在室内还是室 夕卜，当GPS设备和信号可用时，首先通过GPS定位获取当前的经度和纬度信息，并在此定位 信息的基础上，进行进一步精确定位。
[0017] 2)WIFI信号定位算法：我们设计了一种基于WIFI信号特征的定位模型，利用在各 个位置上不同WIFI信号的强弱来增加定位精度，具体来说：
[0018] 在模型训练阶段，当用户身处某个位置时，收集周围WIFI信号的名称和信号强 弱值，作为此地点的信号签名。例如当用户身处A位置，周围有m个WIFI信号，…， Wm，其信号强弱为Sp S2，…，Sm，则Α地的信号签名为{(Wp SD，（W2, S2)，…（Wm，Sm)}，模型 根据此信号签名提供初始预测A'，并将其提供给用户修正，此过程将作为监督式学习方法 训练定位模型；
[0019] 在模型预测阶段，用户身处某个位置，获取当前WIFI信号的名称和信号强弱， 形成信号签名{(WV SV，（W#2, S#2)，…，（W#p，S#p)}，并以此信号签名作为输入提供给模型， 定位模型根据KNN(K最近邻居）算法，来做定位预测。
[0020] 这种定位方式具有以下一些特点：
[0021] 对于室内外通用，然而对于室内精度更高（WIFI信号信息更多），从而与GPS互 为补充（GPS的室内定位精度较低）；
[0022] 对于用户常用的位置，由于训练数据较多，所以精度较高；
[0023] 跟GPS相比，不仅能获得精度和纬度信息，同时还能配合楼层语义，获得高度信 肩、。
[0024] 3)其他定位方式：当其他定位方式（基站定位，NFC等）可用的时候，本系统也可 以将其定位信息作为参考，进一步增加定位精度。
[0025] 由于大部分智能手机具备GPS，WIFI等多种定位装置或信息，所以本系统所利用 的定位方式中一般能结合使用，从而增加整体定位能力和精度。
[0026] 需要指出的一点是，根据系统的设计要求，我们经常需要获取用户的高度信息，例 如判断用户消息所在的楼层，然而在GPS等方案中，无法获得此高度信息。针对这个问题， 我们采取了一种基于社会网的判断方式，即我们基于这样的假设：若消息在同一个社交网 中进行，那么他们在同一高度的可能性较大，可以逻辑地假设在同一社交网中的用户处在 同一个高度。例如某用户将消息留给m层的自已家，虽然我们无法获取m的确切数值，但我 们可以假设此用户的联系人（家人）同处在m层，他们可见此消息，而其他用户则无法获得 消息。
[0027] 2.地理信息等上下文情景的描述方式
[0028] 对于地理信息等上下文情景，我们需要定义其描述方式，例如在某些应用场景中， 需要定义一个空间范围（例如某个房间，而不仅仅是经纬度）。
[0029] 为了实现这种描述方式，在我们的技术方案中，使用语义网的方式进行描述。语义 网通过结构化的描述标签，对客体进行定义。其在很多领域中得到广泛应用，有很多成熟的 语义网框架可以采用，在本系统中主要使用了描述地理位置和空间结构的CityGML框架。 CityGML对城市从大范围区域到小范围房间及物件提供了描述，并根据描述尺度的级别，从 高到低定位了 L0D0至L0D5语义。在本系统中，使用CityGML中最低的L0D5层语义，进行 房间级别的地理定位；当获取用户当前位置信息（GPS获取经度纬度，或者WIFI获取位置标 签）之后，将位置信息与语义信息进行匹配，从而获取当前所在位置的语义含义（是否处在 某一栋楼房，或是否在某一个房间中）。
[0030] 对于其他上下文情景（时间，社会网条件等），选取或设计类似的语义网规范进行 定义。
[0031] 3.移动设备的消息通道：
[0032] 消息通道分为运营商支持与不支持两种：
[0033] 1)运营商支持：在获得移动设备网络运营商支持的情况下，消息机制无需单独移 动应用程序支持，即通过包括短信/彩信在内的现有通道进行消息发送和接受，并通过手 机蜂窝信号等定位方式，获取用户所在位置。这种方式避免了应用程序的安装，无需GPS等 定位方式，也无需设计专门的消息推送机制，从而使得非智能手机也能使用本服务，然而在 定位精确性等方面受到限制。
[0034] 2)运营商不支持：当应用在缺乏网络运营商支持的情况下，消息机制需要通过应 用程序实现，其中定位主要依靠 GPS和WIFI实现，而消息的推送机制也依赖于手机操作平 台，例如利用I0S的消息通知机制，BlackBerry的消息推送机制等。这种机制的好处是无 需依赖运营商，甚至在缺乏运营商信号的情况下，依然能使用本系统；其缺点是，用户需要 安装应用程序，才能访问本服务。
[0035] 4.移动应用的支持：
[0036] 在移动应用端，本系统实现了消息发送和接受服务：
[0037] 1)消息发送服务：在消息发送端，发送方创建消息，并将消息放置在当前位置。发 送方可以选择多种消息格式，也可以选择各种消息通道：
[0038] 多种消息格式：服务支持的消息格式包括文本、语音、图片、视频、文档及其他自 定义格式。
[0039] 多种消息通道：服务支持三种消息通道，即私人社会网通道，群组通道和公共通 道：
[0040] 〇私人社会网通道：消息被发给发送方的某个社会网联系人，消息是点对点的，只 有一个接收者；
[0041] 〇群组通道：消息被发给发送方所在的某个社会网群组，例如所有twitter上的 follower，消息是一对多的，群组中的所有人都能接收到消息；
[0042] 〇公共通道：消息被发送给某个公共通道之后，所有用户均能接受到消息（如果 他们订阅了此公共通道），例如当用户在某餐馆就餐完毕，希望留下一个餐馆点评，他可以 通过公共通道留置一个消息，订阅了此公共通道的接收者，在经过此餐馆的时候，就能获取 此点评。
[0043] 2)消息接收服务：在消息接收端，如果用户属于私人消息的接收者，或者群组消 息的接收者，或者订阅了对应的公共通道消息，则当其进入消息接受范围的时候，在移动设 备端获得弹出消息，而在消息接受范围之外，无法获得消息。
[0044] 除此之外，移动应用端还包含一些辅助服务：
[0045] 1)社会网集成服务：用户可以将消息应用端连接到其社会网服务中，例如手机通 讯录，在线社会网服务等，用来获取可用的消息接收者和群组信息。
[0046] 2)后台驻留程序：由于需要支持消息主动推送，所以应用程序需要驻留在手机后 台，查询当前位置和接受消息。为了节省电量，在我们的系统实现中，消息是预加载的，即当 有消息需要接受时，客户端即使不在消息接受范围内也仍然接受消息，然而设置消息为不 可见，而当用户进入消息接受范围时，实现弹出，从而节省查询电量。
[0047] 3)公用消息通道订阅：公共消息通道可以被用于广告宣传等功能，然而由于公共 消息通道消息量大，为了避免对用户骚扰，采取订阅-接受方式，只有当用户订阅某些消息 公共消息通道的时候，才会获取其中消息。
[0048] 5.社会网分析技术
[0049] 社会网技术主要用于两个方面：
[0050] 1)消息渠道的社会网构架：消息的传播渠道主要通过用户现有的社会网构架实 现，本发明的系统将通过社会网服务的开放接口，在获得用户授权的情况下，获取用户的社 会网信息，并做整合、导入、群组分析，从而提供可用的消息接收者和接收群组。
[0051] 2)公共消息的社会网排序：在公共消息通道中，消息量巨大，而且存在充斥广告 垃圾信息的危险，所以本系统提供了依据社会网信誉的消息排序机制，利用消息发送方的 社会网评价水平，决定消息的信誉水平，对消息进行排序，只有高信誉的公共消息可以获得 较高的用户可见性。
[0052] 6.海量消息存储和检索：
[0053] 为了支持大量用户各种格式，各种消息渠道的消息服务，我们采用基于MongoDB 集群+语义模型的消息存储方式，实现高效且结构化的海量消息存储和检索：
[0054] 1)用MongoDB集群的Sharding和ReplicaSet功能，实现高效的数据读写操作；
[0055] 2)监控MongoDB集群的资源使用情况，当容量不足或负载较高时，自动增加 Sharding和ReplicaSet中的节点数量，实现弹性的存储容量；
[0056] 3)在MongoDB中不设置数据格式，保持存储的灵活性，而使用语义模型 (Ontology)来定义和存储消息格式，并用Ontology Repository来存储语义格式；
[0057] 4)在查询发生时，将语义查询结果和数据库操作结果结合，返回带语义信息的结 果。
[0058] MongoDB集群的节点将假设在云计算平台上，从而为整个存储结构提供弹性。
[0059] 7.平台服务的结构体系：
[0060] 本系统的功能，除了通过移动设备端的应用程序进行访问之外，还以服务的形式， 作为基于位置的消息平台提供给第三方开发者使用，使得第三方开发者可以利用这些服务 构建其他应用程序。具体来说，消息平台提供以下这些服务：
[0061] 多种消息格式，多种消息渠道消息发送的Web服务；
[0062] 消息接收的查询Web服务；
[0063] 消息的存储、检索和查询服务；
[0064] 私人消息网络、群组网络、公共通道的构建和租赁服务；
[0065] 用户消息用量和资源统计服务；
[0066] 基于定位消息的社会网游戏和推广服务；
[0067] 这些服务以PaaS的形式提供给第三方开发者，开发者在使用这些服务的时候，按 照使用量支持服务费用，同时，平台也支持对于私有消息通道租赁等企业级服务。

【专利附图】

【附图说明】
[0068] 图1为本发明的总体结构示意图；
[0069] 图2为本发明的移动应用的部署结构示意图；
[0070] 图3为本发明的服务平台的结构示意图。

【具体实施方式】
[0071 ] 下面结合附图，通过实施例对本发明核心技术内容作进一步详细描述。
[0072] 如图1所示，系统主要由消息系统服务平台和移动设备端应用组成：
[0073] 1.消息发送方通过移动设备端将消息内容、当前位置和消息目的等信息，通过 web服务的方式，发送给系统服务平台；
[0074] 2.当消息接收方进入消息接收区域时，系统服务平台推送消息给接收方的移动客 户端。
[0075] 下面结合附图，分别介绍移动设备端应用和系统服务平台的具体实施方案。
[0076] 如图2所示，移动设备端应用主要实现在智能手机（或平板）操作系统上（主要 为I0S和Andriod)，为一独立运行的移动端应用程序，其主要组件和功能流程如下：
[0077] 1.用户通过消息创建接口创建多种类型的消息内容，应用程序提供多种消息记录 机制：文本输入、语义输入、图片拍摄和选择、视频录制、文档选择等，用户在用户操作界面 上选择消息类型，并实现对应消息创建动作；
[0078] 2.创建完成消息内容之后，用户选择消息发送目标，此功能通过社会网模块实现， 此模块实现可以提供消息发送方以下选择：
[0079] 1)从移动客户端本地通讯录和第三方通讯录中选择消息接收者；
[0080] 2)连接用户第三方社会网服务，选择其中的联系人作为消息接收者；
[0081] 3)连接用户第三方社会网服务，选择其中的群组作为消息接收者；
[0082] 4)将可用联系人提供给发送者自行聚合成群组作为消息接收者；
[0083] 5)选择可用、有发送权限的公共消息通道，作为公告消息的接收者。
[0084] 3.在消息发送前，利用定位模块获取当前精确位置，其中：
[0085] 1)当GPS可用时，获取当前的经度和纬度；
[0086] 2)当WIFI可用时，获取当前WIFI信号签名；
[0087] 3)以WIFI信号签名作为模型输入，联系系统服务平台，通过服务器端的KNN预测 模型，获得关于位置的预测；
[0088] 4)在本地存在WIFI预测模型结果缓存的情况下，首先获取本地预测结果；
[0089] 5)将WIFI信号预测位置与GPS定位信息结合，查询关于位置的语义数据库（通过 系统服务平台），获得当前所在的位置信息（例如在某一房间）；
[0090] 6)当消息接收方为私人社会网时，归一化其高度信息；
[0091] 4.将获得的定位信息，以地图的形式可视化地展示给用户确认，用户可在此界面 上进行当前位置的修正。
[0092] 5.用户选择消息发送，消息将被发送给系统服务平台。
[0093] 6.在消息接收端，应用程序以后台驻留程序的形式运行，定期查询在当前位置下， 是否存在消息；
[0094] 7.当消息接收端进入消息区域（发送者放置消息的区域），则通过操作系统的消 息推送机制，将消息内容展示给用户；
[0095] 8.为了节省电力，接收端驻留程序可预先获取所有可接收消息，并设置为不可见， 而当用户进入消息区域后，将消息弹出；
[0096] 9.在消息接收端，根据消息的类型进行消息展示，例如弹出文本、弹出图片、弹出 音频播放等；
[0097] 10.在消息接收端，根据消息的渠道进行不同标记，如用颜色、声音等元素标记私 人、群组或公告消息；
[0098] 下面介绍如图3所示的消息服务平台的主要组件和功能流程：
[0099] 1.在消息存储和查询模块中，主要包含两个部分：
[0100] l)MongoDB 集群：利用 MongodDB 的 ReplicaSet 和 Sharding 功能，构建消息数据 存储服务，每条消息在MongoDB中表示为一个文档，MongoDB的文档支持灵活的格式，所以 较适合支持多种格式的消息。集群实现了负载均衡机制，同时，我们将通过资源管理模块， 在负载较高或数据节点不足的情况下，自动扩展集群容量；
[0101] 2)语义数据库：利用Sesame等语义网数据库系统，对位置等语义信息进行存储、 检索和管理，同时支持对MongoDB中数据的语义查询。
[0102] 所有的消息都被存储在此模块中，并暴露一部分的接口供外部插入和查询服务使 用。
[0103] 2.平台中包含了对消息元数据和上下文元数据的语义管理模块，前者定义了系统 中可用的消息格式、类型等，后者定义了上下文语义，例如某个房间范围的定义等；
[0104] 3.平台中利用机器学习KNN算法，实现了基于WIFI信号签名的定位预测模型，用 户提交的WIFI信号签名和位置信息被存放在单独数据中，作为算法运行数据，而当用户提 交新的签名信号时，将利用KNN算法获取数据库中最接近的K个位置数据，并聚合预测当前 用户所在位置；
[0105] 4.在消息通道管理模块中，主要实现了以下功能：
[0106] 1)公用通道管理：所有公共通道均在此模块注册，用户可以查询所有的公用通 道，并选择订阅其接收的公用通道，同时系统维护公用通道发送者列表，只有列表中的权限 用户才能向此公用通道发送消息；
[0107] 2)消息排序：对于公共通道中的消息，此模块进行了基于社会网信誉的排序，此 模块获取消息的发送者的信誉信息，此信息根据以往用户发送公用消息之后获得的用户评 价来设定，排序之后的消息将被依次推送，排名较高的消息有较高的可见性；
[0108] 3)群组管理：此模块维护了群组消息的接收权限，每一个用户的每一个群组都在 此记录；
[0109] 4)私有通道租赁：当支持企业级服务时，此模块维护一个可供企业内部使用的私 有通道，其与其他消息通道有很高的隔离性和安全性；
[0110] 5.在用户管理模块中，对用户的注册信息、资料等进行管理；
[0111] 6.在弹性资源管理模块中，连接了云计算资源接口，从而当存储模块需要更多数 据节点的时候，分配更多的虚拟机供其使用；
[0112] 7.在资源监控模块中，监控消息服务和数据存储的资源使用情况，为其他两个模 块服务：为弹性资源管理模块提供当前资源消耗情况；为用量统计和计费模块提供计费依 据。
[0113] 8.在用量统计和计费模块，统计第三方应用调用消息服务平台的资源使用情况， 包括使用的存储容量，访问的web服务的次数等，并按照一定的计价模型计算费用；
[0114] 9.平台提供了 一系列的对外web服务接口，供第三方开发者和应用使用。
[0115] 尽管为说明目的公开了本发明的具体实施和附图，其目的在于帮助理解本发明的 内容并据以实施，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的 精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实践例和 附图所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
【权利要求】
1. 一种基于地理位置的移动消息系统，其特征在于，所述方法包括室内外精确定位方 法，海量消息数据服务，基于社会网的消息通道，及移动装置客户端。各种格式消息被标注 在某个地理位置（包括高度），当接收者进入此地理位置范围时，推送消息到接收者的移动 装置上。
2. 如权利要求1所述的室内外精确定位方法，其特征在于，结合多种可供定位的协议 和方法，将定位精确度提高到楼层及房间级，供留言及收取留言时定位所用。
3. 如权利要求1所述的海量信息数据服务，其特征在于，提供包括文本、音频、视频、图 片及其他留言格式的存储、检索、查询、传输的协议、构架和实现方法，包括基于云的弹性存 储环境。
4. 如权利要求1所述的基于社会网的消息通道，其特征在于，提供与现有社会网交互 接口，用户依据其社会网的网络对消息进行隔离，以及创建独立的社会网网络，专门对消息 进行隔离。
5. 如权利要求1所述的基于社会网的消息通道，其特征在于，消息隔离包括私人、群组 和公共三类，其中公共消息的过滤和排序根据发送者在社会网中的评价来判断。
6. 如权利要求1所述的移动装置客户端，其特征在于，发送端利用设备定位能力进行 定位，利用多媒体输入获取消息内容，接收端常驻设备后台进程，根据当前地理位置查询是 否有消息存在，若有则将客户端切换至前台展示消息。
7. 如权利要求7所述的移动装置客户端，其特征在于，其前台输入和接受方式，可无需 通过客户端，而使用短信、彩信的形式和通道。
8. 如权利要求7所述的移动装置客户端，其特征在于，提供基于当前位置的公共广播 机制，广播方可利用公共消息通道，实现广告、通知等功能。
9. 如权利要求1所述的消息用于宣传推广，其特征在于，利用当前位置推送消息，用于 产品/服务/活动的宣传和推广。
【文档编号】H04W4/02GK104125535SQ201310153167
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2013年4月24日
【发明者】吴超 申请人:吴超