基本介紹
- 中文名：混合定位技術
- 外文名：Hybrid positioning technology
A-GPS定位技術,A-GPS定位原理,A-GPS定位模式,A-GPS定位流程,A-GPS定位技術的優勢,GPS One定位技術,
A-GPS定位技術
A-GPS是一種結合了行動網路基站信息和GPS信息對移動終端進行定位的技術，通過行動網路的定位系統進行一些參數補償，以縮短第一次定位時間和降低能耗。
A-GPS定位原理
A-GPS用固定位置的GPS接收機持續跟蹤GPS衛星，將定位過程必需的輔助信息（如差分校正數據和衛星運行狀態等）傳送給移動目標。移動目標獲得這些信息後，根據自身所處的近似位置和當前衛星狀態，可以很快捕獲到衛星信號。
其工作原理是：A-GPS方案中的移動設備通過網路將基站地址傳輸到位置伺服器；然後伺服器會將其註冊基站的位置和該位置相關的GPS信息（包含GPS的星曆和方位俯仰角等）返回給手機；手機接收到這些信息後，A-GPS模組根據GPS信息接收原始GPS信號；手機在接收到原始信號後對信號進行解析，同時計算手機到衛星的偽距，得出結果後將結果返回給伺服器；伺服器接收到數據後繼續進行計算，完成GPS的信息處理，並給出手機的位置；最後通過網路將手機的位置發給套用平台或定位網關。
未採用輔助信息時，接收機首次捕獲目標時間（TTFF）需要20～45s，採用輔助信息時，TTFF可降到1～8s。固定GPS接收機一般距離間隔為200～400km，形成一個輔助網路。移動目標與GPS輔助網路之間的定位輔助信息可以通過SMS業務流程傳送。
A-GPS定位模式
A-GPS分為基於終端定位（Mobile Station Based，MSB）和終端輔助定位（Mobile Station Assisted，MSA）兩種定位模式。在MSB模式下，定位伺服器將電離層模型、參考時間、參考位置、UTC模型和衛星星曆等輔助數據傳送給終端，終端基於這些數據，利用自身的GPS接收機捕獲GPS衛星信號，完成解擴、解算等步驟，最終得到位置信息並將位置信息回傳給基站；在MSA模式下，定位伺服器將參考時間和捕獲幫助輔助數據傳送給終端，終端依據這些信息捕獲GPS衛星，測量偽距並將偽距信息發給定位伺服器，由定位伺服器解算出位置信息並回送給終端。A-GPS定位系統的主要分為3部分：定位伺服器、接收機和移動終端。接收機不斷接收實時的星曆數據，保存在伺服器；移動終端接收部分必要的星曆數據，同時和伺服器通信，獲得GPS輔助信息；伺服器控制整個定位流程，是系統的關鍵設備。
A-GPS定位流程
輔助接收機實時從衛星處獲得參考數據（時鐘、星曆表、可用星座、參考位置等），通過網路提供給定位伺服器。當移動終端需要定位數據時，定位伺服器通過無線網路給終端提供A-GPS輔助數據，具體工作流程如下。
（1）移動終端首先將本身的基站地址通過網路傳輸到定位伺服器。
（2）定位伺服器根據該終端的大概位置傳輸與該位置相關的GPS輔助信息（GPS捕獲輔助信息、GPS定位輔助信息、GPS靈敏度輔助信息、GPS衛星工作狀況信息等）和移動終端位置計算的輔助信息（GPS曆書以及修正數據、GPS星曆、GPS導航電文等）。利用這些信息，終端的A-GPS模組可以很快捕獲衛星信號，以提升對GPS信號的捕獲能力，縮短對GPS信號的首次鎖定時間（TTFF），並接收GPS原始信號。
（3）終端在接收到GPS原始信號後解調信號，計算終端到衛星的偽距。
（4）若採用移動終端輔助（MSA）的定位模式，終端將測量的GPS偽距信息通過網路傳輸到定位伺服器，定位伺服器根據傳來的GPS偽距信息和來自其他定位設備（如差分GPS基準站等）的輔助信息完成對GPS信息的計算，並估算該終端的位置。
（5）若採用基於移動終端（MSB）的定位模式，終端根據測量的GPS偽距信息和網路傳來的其他定位設備的輔助信息完成對GPS信息的計算，把估算的終端位置信息傳給定位伺服器。
（6）定位伺服器將該終端的位置通過網路傳輸到套用平台。與此同時，接收機實時從衛星處獲得參考數據（時鐘、星曆表、可用星座、參考位置等），通過網路提供給定位伺服器。當移動終端需要定位數據時，定位伺服器通過無線網路給終端提供A-GPS輔助數據，以增強其首次鎖定時間（TTFF），從而大大提高A-GPS接收的靈敏度。
A-GPS定位技術的優勢
A-GPS定位技術相對其他定位技術有很多優點。首先，它的精度是所有定位技術中最好的，而且回響時間適宜；另外，除了要求建立GPS輔助網路外，它無需對現有網路中的實體進行任何改動，便於在現有網路基礎上部署套用。其優勢有以下幾個方面。
（1）減少首次鎖定時間。通過伺服器傳送衛星的星曆與時鐘參數，接收機不用從衛星信號中收集與解碼導航數據，數據率按通用分組無線業務（General Package Radio Service，GPRS）中的56 kbit/s計算，得到衛星數據的時間大幅度地減少，使得首次鎖定時間（TTFF）遠小於傳統定位算法。
（2）減少捕獲衛星信號的時間。由於接收機與衛星的相對運動，在頻率上接收信號相對於原始信號產生了漂移，稱為都卜勒頻移。在接收機鎖住衛星信號前，必須對碼相與都卜勒頻移進行搜尋。通過提供衛星時鐘參數和星曆數據，能計算出精確的衛星位置和速度數據，進而計算出衛星信號的都卜勒頻移，減少了接收機的搜尋頻率點。如果能夠提供精確的參考時間，性能將得到進一步改進，碼相位搜尋區域將會大大地減少，可以由1023個碼片減少到10個碼片左右。如果每個頻率點和碼相位點的搜尋時間相同，就進一步減少了首次鎖定時間。
（3）加強接收機敏感性。由於接收機搜尋的頻率點和碼相位大幅度減少，在保證全部搜尋時間不多於傳統GPS接收機的情況下，在有效的搜尋區域可以駐留更長的時間，能夠對傳統GPS接收機不能識別的弱信號進行測量。
（4）改善服務連續性。在衛星信號的捕獲過程中，建築物、植被或者其他的建築或自然因素會遮擋住部分或者全部的衛星，使接收端無法連續獲得衛星信號，因而得不到衛星的星曆和時鐘數據，不能實現定位。通過伺服器提供的輔助數據能夠解決這類問題，較好地實現定位。
（5）加快位置解算。伺服器提供的輔助數據中含有近似位置和精確時間，能夠較大地減少位置解算時間。
GPS One定位技術
由於GPS及A-GPS技術中需要移動目標實時跟蹤4個以上的GPS衛星信號，而且還需要根據獲得的位置信息完成當前位置的計算，這就造成了GPS終端體積較大、耗電較高的特點。GPS One技術是美國高通公司在GPS定位技術基礎上，針對上述缺點進行最佳化，並融合了Cell ID、AFLT等蜂窩定位技術而形成的一項專利技術。GPS One定位技術結合了高級前向鏈路三角測量法和輔助全球衛星定位，把移動終端定位技術與網路定位技術結合起來，屬於混合定位技術。
GPS One定位過程中，首先使用GPS定位確保定位精度、靈敏度和速度，接著在GPS衛星視野被部分或全部阻擋時使用CDMA AFLT技術定位，確保定位靈敏度。在上述定位手段均告失敗時，使用起源蜂窩小區定位確保定位成功率。該定位技術避免了AFLT技術在基站稀少區域定位效果差的問題，克服了GPS技術室內定位效果不佳的缺點。定位精度、靈敏度較高，終端耗電低，首次定位啟動時間短。
如果移動目標處於比較空曠的區域，其上空可見的衛星數量比較多時，可以完全依靠衛星的一些參數進行定位，而不用藉助地面網路中基站的一些參數。如果可視衛星數量不低於4顆，則採用GPS定位方式。如果移動目標處於室內或其他複雜環境下，衛星完全不可見時，只能完全依靠基站對移動目標進行定位。根據可接收基站信號數目的多少，選擇Cell ID或AFLT定位。
如果移動目標位於高樓林立的城市繁華地帶或者室內的情況下，只有一兩顆衛星可見，可以採取衛星和基站數據相結合的方式。
① 3顆衛星和兩個基站。當只有3顆衛星可見，則引入基站導頻相位測量輔助定位計算，但同時也引入了基站與移動目標間的時間誤差，因此需要求解5個變數。
② 3顆衛星和1個基站。假設前反向鏈路傳播時間相同，利用RTD方法，即記錄移動目標發射時間和基站捕獲時間就可以消除基站與移動目標之間的時間誤差。
③ 兩顆星和兩個基站。利用RTD方法消除基站與移動目標問的時間誤差。
GPS One技術可用來解決CDMA的全球定位。該技術由於其定位精度高、快速、靈敏度高等優點，具有很大的發展潛力，成為一股不容忽視的發展趨勢。
