辅助全球卫星定位系统

辅助全球卫星定位系统(Assisted Global Positioning System，AGPS)

　　辅助全球卫星定位系统是一种GPS的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，利用基地台代送辅助卫星信息，结合GSM／GPRS与传统GPS卫星定位，可以缩减GPS芯片获取卫星信号的延迟时间，定位的速度更快，同时，受遮盖的室内也能借基地台讯号弥补。目前，日本和美国都已经成熟运用AGPS于移动位置业务LBS(LocationBasedService，简称LBS)服务。

　　由美国Qualcomm公司提出了的AGPS定位技术解决方案，其定位原理：GPS接收设备整合在移动设备(MS)中，在需要确定MS的位置时，MS将通过无线网络从定位服务器(LS)中接收辅助数据，利用这些辅助数据，MS能够快速锁定GPS卫星信号并进行距离测量．最后通过定位服务器或移动设备计算得到MS的三维位置。这种定位技术能够使AGPS的灵敏度比常规的GPS测量提高20～25dBt”，定位时间一般仅需几秒，定位精度一般为5～50m。

　　在移动定位服务中，AGPS相比于其它的基于网络的定位技术(如Cell—ID、E—OTD、TOA)，AGPS具有灵敏度高、定位时间短、功耗低、定位精度高、工作环境广的特点。但是它也需要更换移动设备，需要在移动台中增加GPS接收芯片。同时网络也要做适当的调整，需要在网络中增加定位服务器等设备，但网络改动不大，网络投资较少。

　　在AGPS工作过程中，移动设备需要获得定位服务器Ls提供的辅助数据，即：卫星导航数据、卫星信号多普勒参数、时间参数、可见卫星PRN码、MS近似位置等数据。所有的辅助数据主要有以下两方面的作用：

　　(1)在锁定卫星信号的过程中减少对GPS卫星的搜索时间，提高定位速度。Ls提供了MS定位时可能接收到信号的所有GPS卫星的PRN码，同时也提供了对应GPS卫星的信号多普勒参数，因此在MS的接收过程中并不需要搜索所有GPS卫星，只需要对Ls提供的GPS卫星进行搜索。MS根据自己所处的近似位置，可以很快地捕获到卫星信号，时间可以缩短到几秒钟，这使得定位响应时间大大减少。

　　(2)提高MS测量卫星信号的灵敏度。因为MS在接收卫星信号的过程中，并不需要解调50Hz的GPS卫星导航数据。这是与常规GPS测量的最大不同之处。在常规的GPS测量中，对卫星PRN码的捕获是在本地复制卫星PRN码，通过码相关技术来确认卫星信号。由于常规GPS测量需要解调50Hz的GPS卫星导航数据，所以码相关积分时间不能超过50Hz卫星导航数据的一个周期，即20ms。而在AGPS中，LS已经提供了GPS卫星导航数据。MS在进行码相关积分时，已经知道了卫星导航数据的状态，因此码相关积分时间完全可以超过20ms的界限。这可以使信号灵敏度提高多达6dB．而在信号衰减较大的环境中测量时信号灵敏度还会提高更大。

　　AGPS由移动定位设备、定位服务器设备及移动网络组成．如图1所示。

　　AGPS的工作方式采用C／S(Client／Server，用户／服务商)结构模式。定位的基本过程：①需要由MS或者网络向LS定位服务器提出定位请求；②LS响应定位请求向MS发送辅助数据；③在收到辅助数据后，MS根据辅助信息，启动接收装置接收并保存0．1S到1S的GPS卫星数据，然后关闭接收装置，整个卫星数据的接收过程一般不超过1s；④利用MS中内嵌的专用数字信号处理器(DSP)，采用快速卷积算法计算MS到GPS卫星的伪距观测值；⑤MS把测量观测值发送给LS，由LS完成位置计算，同时把定位结果发送给定位请求者。AGPS的工作流程图见图2。

　　AGPS主要有基于移动设备(MS)定位和基于移动设备辅助定位服务器(Ls)定位两种工作模式。二者的主要区别在于：前者是在MS中计算位置，MS借助于Ls提供的辅助信息，接收卫星信号，并测量用户到卫星的距离，然后在MS中计算用户的位置；而后者是在IJS中计算位置．MS在测量用户到卫星的距离后，把所测量的距离值提供给定位服务器LS，由LS来完成用户的位置计算。

　　A—GPS系统的主要业务是为用户提供精确的位置信息．传统的GPS定位技术虽然在很多行业获得了广泛而成功的应用，但对于大众用户显得有些遥远而陌生，A—GPS定位技术被移动运营商用作位置服务的技术后，通过其市场推广，这种高精度的定位技术距离公众的使用前进了一大步．通过基于位置的业务，终端用户就可以方便地获知自己或他人目前所处的位置，并用终端查询其附近各种场所的信息。

　　日本在商业中采用高精确度定位解决方案，世界上最大的GPS运营商日本KDDI公司，也是日本唯一的CDMAOne运营商，目前利用高通公司的GPSONE结合A—GPS定位技术为用户提供高精度的定位．NTTDoCoMo推出的PDC网络的DoCoNavi业务也采用该定位技术．国内的联通公司采用A—GPS定位技术的GPSOne定位业务“定位之星”于2003年上半年在7个省市推出，由于无线芯片提供商将具有GPSOne功能的芯片无缝集成到其手机芯片组MSM中，手机厂商无需改变设备的外形尺寸或价格，即能提供精确定位功能，而且成本极低，只需2～3美元，这对于高精度的A—GPS定位技术对于大众的普及是至关重要的．中国移动通信采用的GSM制式的网络，开发了采用A—GPS定位技术的位置服务，由于A～GPS终端的限制，主要面向行业用户提供业务。

　　在A—GPS的行业应用领域中，车辆及其它运输工具应用所占的比重在所有应用中居首位，约占总数的5O左右，因为高速行驶中的交通工具对于位置的需求是最大的．车辆应用系统一般分为两大类：车辆跟踪系统和车辆导航系统，可以提高运输的效率及安全．对于从事银行运钞、医疗救护、消防等任务的车辆，这种高精度的位置服务是极其重要的；对于出租车、公共交通车辆，采用A—GPS定位服务，则可以提高运营效率及服务质量。