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(四) AGPS輔助定位

AGPS輔助定位

  AGPS是Assisted Global Positioning System輔助全球定位系統的縮寫,是手機開始内置GPS晶片以後發展起來的技術。關于這個名詞,國内有些“小夥伴”容易把它與基站定位混淆。 AGPS定位時,必須有GPS子產品存在,如果沒有GPS子產品,這種定位是不起什麼作用的。

  

  根據定位媒介來分,定位技術基本包含基于GPS的定位和基于蜂窩基站的定位兩類。GPS定位以其高精度得到更多的關注,但是其弱點也很明顯:一是硬體初始化(首次搜尋衛星)時間較長,需要幾分鐘至十幾分鐘(比較罕見);二是GPS衛星信号穿透力弱,容易受到建築物、樹木等的阻擋而影響定位精度。AGPS定位技術通過網絡的輔助,成功的解決或緩解了這兩個問題。對于輔助網絡,有多種可能性,以GSM蜂窩網絡為例,一般是通過GPRS網絡進行輔助。

(四) AGPS輔助定位

  

  如上圖所示,直接通過GPS信号從GPS擷取定位所需的資訊,這是傳統GPS定位的基本機制。AGPS中,通過蜂窩基站的輔助來解決或緩解上文提到的兩個問題。

  對于第一個問題,首次搜星慢的問題,根據前面的Blog的介紹,我們知道是因為GPS衛星接收器需要進行全頻段搜尋以尋找GPS衛星而導緻的。而在AGPS中,可通過從蜂窩網絡下載下傳目前地區的可用衛星資訊(包含當地區可用的衛星頻段、方位、仰角等資訊),進而避免了全頻段大範圍搜尋,使首次搜星速度大大提高,時間由原來的幾分鐘減小到幾秒鐘。

  

  通俗的來說,就是GPS冷啟動時,搜星速度很慢,大約2分鐘才能搜到。什麼是冷啟動呢?就是GPS内的衛星位置資訊清空了(比如 ①GPS初次使用 ②GPS電池耗盡 ③關機狀态下移動1000公裡以上的距離或持續關機超過4小時),此時GPS需要一點一點的搜尋衛星信号,二十多顆衛星呢,誰知道頭頂上的是哪一顆,挨個搜呗,搜搜南邊再搜搜北面……于是搜星速度就很慢很慢了。

  AGPS就是先利用基站大體定位下你所在的位置,然後通過網絡将這個位置發送到伺服器,伺服器根據這個位置将此時經過你頭頂的衛星參數(哪幾顆、頻率、位置、仰角等資訊)回報給你的手機,你手機的GPS就可以很有目的的去搜尋衛星,此時你的搜星速度大大提高,幾秒鐘就可以定位。

  

  對于第二個問題,GPS衛星信号易受幹擾的問題,這是由GPS衛星信号本身的性質決定的,我們無法改變。但是APGS中,通過蜂窩基站參考GPS的輔助,或是借助GSM定位中Cell-ID定位(COO定位)方法的輔助,緩解了在GPS信号不良的情況下定位的問題,有效提高了在此情況下的定位精度。

  

  接下來介紹一下AGPS的定位流程

  

  1.搜尋衛星

  AGPS定位仍然是基于GPS的,是以定位的首要步驟還是先搜尋到目前地區的可用GPS衛星。在傳統GPS定位中需要全頻段搜尋以找到可用衛星因而耗時較長,而AGPS通過網絡直接下載下傳目前地區的可用衛星資訊,進而提高了搜星速度。同時,也減小了裝置的電量消耗。

(四) AGPS輔助定位

  如上圖所示,AGPS中從定位啟動到GPS接收器找到可用衛星的基本流程如下:

  (1)裝置從蜂窩基站擷取到目前所在的小區位置(即一次COO定位)。

  (2)裝置通過蜂窩網絡将目前蜂窩小區位置傳送給網絡中的AGPS位置伺服器。

  (3)APGS位置伺服器根據目前小區位置查詢該區域目前可用的衛星資訊(包括衛星的頻段、方位、仰角等相關資訊),并傳回給裝置。

  (4)GPS接收器根據得到的可用衛星資訊,可以快速找到目前可用的GPS衛星。

  

  至此,GPS接收器已經可正常接收GPS信号,GPS初始化過程結束。AGPS對定位速度的提高就主要展現在此過程中。

  

  2.計算位置

  GPS接收器一旦找到四顆以上的可用衛星,就可以開始接收衛星信号實作定位。接下來的過程根據位置計算所在端的不同,通常有兩種方案:在移動裝置端進行計算的MS-Based方式和在網絡端進行計算的MS-Assisted方式。

  

  MS-Based方式中,接下來過程與傳統GPS定位完全相同,GPS接收器接收原始GPS信号,解調并進行一定處理,根據處理後的資訊進行位置計算,得到最終的位置坐标。

  

  MS-Assisted方式中,解調并處理後,接下來的過程如下圖所示:

(四) AGPS輔助定位

  (1)裝置将處理後的GPS資訊(僞距資訊)通過蜂窩網絡傳輸給AGPS位置伺服器

  (2)AGPS伺服器根據僞距資訊,并結合其他途徑(蜂窩基站定位、參考GPS定位等)得到的輔助定位資訊,計算出最終的位置坐标,傳回給裝置。

  在此過程中可以看到,在使用MS-Assisted方式時,由于輔助定位資訊的加入,可以取得更高的定位精度;同時,可以很大程度上克服弱GPS信号情況下的無法定位或精度降低的問題;将複雜計算轉移到網絡端,也可以很大程度上減小裝置的電量消耗。

  

AGPS輔助定位優劣分析

  與傳統GPS定位相比,APGS輔助定位有如下的優勢:

  • 首次搜星速度快

  • 有效減少裝置的電量消耗

  

  對于采用MS-Assisted方式的AGPS系統而言,除了以上優勢外,還有:

  • 定位精度更高

  • 緩解弱GPS信号情況下無法定位或精度降低的問題

  • 對移動裝置的計算能力要求更低

  

  當然,AGPS也有一定的限制:

  • 必須有蜂窩網絡(GRRS/EDGE/CDMA等)的支援用以資料傳輸,對一般使用者而言可能需要為此支付一定的資料流量費用

  • 必須有AGPS位置伺服器的支援

  • 與GPS一樣,仍無法完美解決室内(室内GPS信号較弱)定位的問題

  那麼,AGPS消耗流量多嗎?不多,每次定位,僅僅十幾kb的流量,一旦定位成功,剩下的活兒就交給GPS子產品處理,不用消耗流量了。為什麼會有流量很多的說法呢?大概是這些小夥伴們沒有下載下傳離線地圖……

  

   是以,AGPS的優勢就是搜星定位快,不管怎麼啟動,秒定。缺點是,必須聯網,如果你的機器不能上網,或是手機停機了身邊又沒有wifi,是沒法應用AGPS達到秒定效果的。還有,AGPS是需要特定伺服器的,你不要指望把伺服器改成www.CCTV.com仍然有秒定的效果 。

  

  總結一下:AGPS是輔助GPS定位的一種方法,支援GPS,不一定支援AGPS(比如有的古董機器不能上網)。支援AGPS,一定支援GPS,但是這個GPS子產品不一定内置在手機裡,也有可能是需要額外購買外置藍牙GPS子產品(這種惡心型号是極少極少的,一般标注AGPS基本就是都内置 。   

  像蘋果這種正規的公司,官網參數寫的是AGPS和Glonass。什麼意思呢?就是内置GPS子產品,能輔助定位,并且還支援另一個導航系統Glonass。為什麼蘋果的AGPS在網上會引起一番讨論呢,因為早期的手機内置GPS晶片成本很高精度也不行,某些廠商就想出了外置GPS子產品這種行為,是以像中關村這種IT站參數上就分出了GPS和AGPS來分别特指内置GPS和輔助定位,為的還是賣點。是以,我覺得蘋果的标注是最好的。

  

  PS:既然GPS有冷啟動,就有熱啟動,什麼是熱啟動呢?就是冷啟動搜完星之後它的星曆沒有丢失,條件如下①上次關機前的位置資訊(經緯度,高度)已知(是以在車庫内關機下次就一定是冷啟動了); ②目前時間、年曆、星曆已知(需要實時時鐘支援)③距離上次關機時間不超過4小時(時間過長則星曆變化了,即以前的衛星看不到了)。

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