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AGPS(AssistedGPS:辅助全球卫星定位系统)是结合 GSM 或 GPRS 与传统卫星定位,利用基地台代送辅助卫星信息,以缩减 GPS 芯片获取卫星 信号的延迟时间,受遮盖的室内也能借基地台讯号弥补,减轻 GPS 芯片对卫 星的依赖度。和纯 GPS、基地台三角定位比较,AGPS 能提供范围更广、更省 电、速度更快的定位服务,理想误差范围在 10 公尺以内,日本和美国都已经 成熟运用 AGPS 于 LBS 服务(Location Based Service,基于位置的服务)。 AGPS 技术是一种结合了网络基站信息和 GPS 信息对移动台进行定位的 技术,可以在 GSM/GPRS、WCDMA 和 CDMA2000 网络中使进行用。该技术 需要在手机内增加 GPS 接收机模块,并改造手机的天线,同时要在移动网络 上加建位置服务器、差分 GPS 基准站等设备。 AGPS 解决方案的优势主要体现在其定位精度上,在室外等空旷地区, 其精度在正常的 GPS 工作环境下,可以达到 10 米左右,堪称目前定位精度 最高的一种定位技术。该技术的另一优点为:首次捕获 GPS 信号的时间一般 仅需几秒,不像 GPS 的首次捕获时间可能要 2~3 分钟。
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1.AGPS 概述
AGPS(AssistedGPS:辅助全球卫星定位系统)是结合 GSM 或 GPRS
与传统卫星定位,利用基地台代送辅助卫星信息,以缩减 GPS 芯片获取卫星
信号的延迟时间,受遮盖的室内也能借基地台讯号弥补,减轻 GPS 芯片对卫
星的依赖度。和纯 GPS、基地台三角定位比较,AGPS 能提供范围更广、更省
电、速度更快的定位服务,理想误差范围在 10 公尺以内,日本和美国都已经
成熟运用 AGPS 于 LBS 服务(Location Based Service,基于位置的服务)。
AGPS 技术是一种结合了网络基站信息和 GPS 信息对移动台进行定位的
技术,可以在 GSM/GPRS、WCDMA 和 CDMA2000 网络中使进行用。该技术
需要在手机内增加 GPS 接收机模块,并改造手机的天线,同时要在移动网络
上加建位置服务器、差分 GPS 基准站等设备。
AGPS 解决方案的优势主要体现在其定位精度上,在室外等空旷地区,
其精度在正常的 GPS 工作环境下,可以达到 10 米左右,堪称目前定位精度
最高的一种定位技术。该技术的另一优点为:首次捕获 GPS 信号的时间一般
仅需几秒,不像 GPS 的首次捕获时间可能要 2~3 分钟。
2.AGPS 定位基本原理浅析
位置服务已经成为一门越来越热的技术,也将成为以后所有移动设备的
标配。随着人们对 BLS(Based Location Serices,基于位置的服务)需求的飞
速增长,无线定位技术也越来越得到重视。AGPS(Assisted GPS,A-GPS,
网络辅助 GPS)定位技术结合了 GPS 定位和蜂窝基站定位的优势,借助蜂窝
网络的数据传输功能,可以达到很高的定位精度和很快的定位 速度,在移动
设备尤其是手机中被越来越广泛的使用。
AGPS 定位基本机制
根据定位媒介来分,定位技术基本包含基于 GPS 的定位和基于蜂窝基
站的定位两类。GPS 定位以其高精度得到更多的关注,但是弱点也很明显:
一是硬件初始化(首次搜索卫星)时间较长,需要几分钟至十几分钟;二是
GPS 卫星信号穿透力弱,容易受到建筑物、树木等的阻挡而影响其定位的精
度。AGPS 定位技术通过网络的辅助,成功的解决或缓解了这两个问题。对于
辅助网络,有多种可能 性,以 GSM 蜂窝网络为例,一般是通过 GPRS 网络进
行辅助。
如上图所示,直接通过 GPS 信号,从 GPS 获取定位所需要的信息,这
是传统 GPS 定位的基本机制。AGPS 中,通过蜂窝基站的辅助来解决或缓解
上文提到的两个问题,对于第一个问题,首次搜星慢的问题,是因为 GPS 卫
星接收器需要进行全频段搜索以寻找 GPS 卫星而导致的。在 AGPS 中,通过
从蜂窝网络(位置服务器)下载当前地区的可用卫星信息(包含当地区可用
的卫星频段、方位、仰角等信息),从而避免了全频段大范围的搜索,使首
次搜星速度得到大大提高,时间由原来的几分钟减小到几秒钟。对于第二个
问题,GPS 卫星信号易受干扰的问题,这是由 GPS 卫星信号本身的性质决定
的,我们无法改变。但是 APGS 中,通过蜂窝基站参考 GPS 的 辅助,或是借
助 GSM 定位中 Cell-ID 定位(COO 定位)方法的辅助,缓解了在 GPS 信号不
良的情况下定位的问题,有效提高了在此情况下的定位精度。
AGPS 定位基本流程
1.搜索卫星
AGPS 定位仍然是基于 GPS 的,因此定位的首要步骤还是先搜索到当前
地区的可用 GPS 卫星。在传统 GPS 定位中需要全频段搜索以找到可用卫星因
而耗时较长,而 AGPS 通过网络直接下载当前地区的可用卫星信息,从而提
高了搜星速度。同时,也减小了设备的电量消耗。
如上图所示,AGPS 中从定位启动到 GPS 接收器找到可用卫星的基本流程
如下:
(1)设备从蜂窝基站获取到当前所在的小区位置(即一次 COO 定位)。
(2)设备通过蜂窝网络将当前蜂窝小区的位置传送给网络中的 AGPS 位置服
务器。
(3)AGPS 位置服务器根据当前小区位置查询该区域当前可用的卫星信息
(包括卫星的频段、方位、仰角等相关信息),并返回给设备。
(4)GPS 接收器根据得到的可用卫星信息,可以快速找到当前可用的 GPS
卫星。
至此,GPS 接收器已经可正常接收 GPS 信号,GPS 初始化过程结束。AGPS
对定位速度的提高就主要体现在此过程中。
2.计算位置
GPS 接收器一旦找到四颗以上的可用卫星,就可以开始接收卫星信号实
现定位。接下来的过程根据位置计算所在端的不同,通常有两种方案:在移
动设备端进行计算的 MS-Based 方式和在网络端进行计算的 MS-Assisted 方
式。
MS-Based 方 式 中,接下来过程与传统 GPS 定位完全相同,GPS 接收
器接收原始 GPS 信号,解调并进行一定处理,根据处理后的信息进行位置计
算,得到最终的位置坐标。
MS-Assisted 方式中,解调并处理后,接下来过程如下图所示:
(5)设备将处理后的 GPS 信息(伪距信息)通过蜂窝网络传输给 AGPS 位置
服务器。
(6)AGPS 服务器根据伪距信息,并结合其他途径(蜂窝基站定位、参考
GPS 定位等)得到的辅助定位信息,计算出最终的位置坐标,返回给设备。
AGPS 定位技术的实际应用情况
因为 AGPS 需要网络支持,因此目前使用该技术的大部分设备为手机。
1.目前大部分支持 AGPS 的手机采用一种纯软件的 AGPS 方案。
该方案基于 MS-Based 位置计算方式。具体的方案为:定期下载星历数据到
手机中,手机中的 AGPS 软件会根据星历信息计算出当前位置的可用卫星信
息,从而提供给设备用于快速搜星。用户可以选择通过 WiFi、固网等免费网
络定期更新星历数据,从而避免使用蜂窝网络产生的数据流量费用。当然,
由于星历信息可能存在延迟,因此搜星时速度可能有所下降,但是仍然会比
传统 GPS 定位快很多倍。
该方案的优点是纯软件,不需要专门的 AGPS 硬件,几乎所有 GPS 手
机都可以使用;同时用户可以根据情况指定星历更新周期及更新方式,控制
或减免蜂窝网络数据流量。
2.部分运营商的 AGPS 方案中,实施了在无 GPS 信号时自动切换到
GSM 蜂窝基站 Cell-ID 定位的措施,从而一定程度上解决了室内定位的问题。
3.世界范围内一些 AGPS 芯片或相关服务已经广泛使用。
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blueduan1985
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