GPS A-GPS 基站定位原理

如不想產生流量,導航時,直接進入系統設置-無線網絡設置-關閉移動網絡數據服務,啓用GPS衛星設置不做操作即可;
導航過程中一般下載星曆數據、基站輔助定位等都會產生流量;

定位精度:GPS=A-GPS>基站定位
定位速度:基站定位>A-GPS>GPS

  1. GPS原理
    GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離,然後綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的,衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星曆中查出。而用戶到衛星的距離則通過紀錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間,再將其乘以光速得到(由於大氣層電離層的干擾,這一距離並不是用戶與衛星之間的真實距離,而是僞距(PR):當GPS衛星正常工作時,會不斷地用1和0二進制碼元組成的僞隨機碼(簡稱僞碼)發射導航電文。GPS系統使用的僞碼一共有兩種,分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重複週期一毫秒,碼間距1微秒,相當於300m;P碼頻率10.23MHz,重複週期266.4天,碼間距0.1微秒,相當於30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的,保密性能更佳。導航電文包括衛星星曆、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛星信號中解調製出來,以50b/s調製在載頻上發射的。導航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼;每三十秒重複一次,每小時更新一次。後兩幀共15000b。導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數據塊,其中最重要的則爲星曆數據。當用戶接受到導航電文時,提取出衛星時間並將其與自己的時鐘做對比便可得知衛星與用戶的距離,再利用導航電文中的衛星星曆數據推算出衛星發射電文時所處位置,用戶在WGS-84大地座標系中的位置速度等信息便可得知。
      可見GPS導航系統衛星部分的作用就是不斷地發射導航電文。然而,由於用戶接受機使用的時鐘與衛星星載時鐘不可能總是同步,所以除了用戶的三維座標x、y、z外,還要引進一個Δt即衛星與接收機之間的時間差作爲未知數,然後用4個方程將這4個未知數解出來。所以如果想知道接收機所處的位置,至少要能接收到4個衛星的信號。
      GPS接收機可接收到可用於授時的準確至納秒級的時間信息;用於預報未來幾個月內衛星所處概略位置的預報星曆;用於計算定位時所需衛星座標的廣播星曆,精度爲幾米至幾十米(各個衛星不同,隨時變化);以及GPS系統信息,如衛星狀況等。
      GPS接收機對碼的量測就可得到衛星到接收機的距離,由於含有接收機衛星鐘的誤差及大氣傳播誤差,故稱爲僞距。對0A碼測得的僞距稱爲UA碼僞距,精度約爲20米左右,對P碼測得的僞距稱爲P碼僞距,精度約爲2米左右。
      GPS接收機對收到的衛星信號,進行解碼或採用其它技術,將調製在載波上的信息去掉後,就可以恢復載波。嚴格而言,載波相位應被稱爲載波拍頻相位,它是收到的受多普勒頻 移影響的衛星信號載波相位與接收機本機振盪產生信號相位之差。一般在接收機鍾確定的歷元時刻量測,保持對衛星信號的跟蹤,就可記錄下相位的變化值,但開始觀測時的接收機和衛星振盪器的相位初值是不知道的,起始曆元的相位整數也是不知道的,即整週模糊度,只能在數據處理中作爲參數解算。相位觀測值的精度高至毫米,但前提是解出整週模糊度,因此只有在相對定位、並有一段連續觀測值時才能使用相位觀測值,而要達到優於米級的定位 精度也只能採用相位觀測值。
      按定位方式,GPS定位分爲單點定位和相對定位(差分定位)。單點定位就是根據一臺接收機的觀測數據來確定接收機位置的方式,它只能採用僞距觀測量,可用於車船等的概略導航定位。相對定位(差分定位)是根據兩臺以上接收機的觀測數據來確定觀測點之間的相對位置的方法,它既可採用僞距觀測量也可採用相位觀測量,大地測量或工程測量均應採用相位觀測值進行相對定位。
      在GPS觀測量中包含了衛星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差,在定位計算時還要受到衛星廣播星曆誤差的影響,在進行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱,因此定位精度將大大提高,雙頻接收機可以根據兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分,在精度要求高,接收機間距離較遠時(大氣有明顯差別),應選用雙頻接收機。
  2. A-GPS原理
    AGPS(AssistedGPS:輔助全球衛星定位系統)是結合GSM/GPRS與傳統衛星定位,利用基地臺代送輔助衛星信息,以縮減GPS芯片獲取衛星信號的延遲時間,受遮蓋的室內也能借基地臺訊號彌補,減輕GPS芯片對衛星的依賴度。和純GPS、基地臺三角定位比較,AGPS能提供範圍更廣、更省電、速度更快的定位服務,理想誤差範圍在10公尺以內,日本和美國都已經成熟運用AGPS於LBS服務(LocationBasedService,適地性服務)。
      AGPS技術是一種結合了網絡基站信息和GPS信息對移動臺進行定位的技術,可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000網絡中使用。該技術需要在手機內增加GPS接收機模塊,並改造手機天線,同時要在移動網絡上加建位置服務器、差分GPS基準站等設備。
      AGPS解決方案的優勢主要在首次捕獲GPS信號的時間一般僅需幾秒,不像GPS的首次捕獲時間可能要2~3分鐘。
  3. 基站定位原理   

                基站定位一般應用於手機用戶,它是通過電信移動運營商的網絡獲取移動終端用戶的位置信息(經緯度座標),在電子地圖平臺的支持下,爲用戶提供相應服務的一種增值業務,例如目前中國移動動感地帶提供的動感位置查詢服務等。其大致原理爲:移動電話測量不同基站的下行導頻信號,得到不同基站下行導頻的TOA(Time of Arrival,到達時刻),根據該測量結果並結合基站的座標,一般採用三角公式估計算法,就能夠計算出移動電話的位置。實際的位置估計算法需要考慮多基站(3個或3個以上)定位的情況,因此算法要複雜很多。一般而言,移動臺測量的基站數目越多,測量精度越高,定位性能改善越明顯。

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