DGPS,AGPS,GPSONE知識(shí)詳解
發(fā)布時(shí)間: 2010-12-10 15:28:57 52RD 2756 次瀏覽
DGPS(Difference Global Positioning System英文單詞的縮寫)，即差分定位系統(tǒng)。由于當(dāng)前GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)不能滿足人們定位導(dǎo)航的需要，因此，研究人員提出了差分定位系統(tǒng)的概念。其方法是在已測定坐標(biāo)的參照物上設(shè)置GPS接收機(jī)，并和移動(dòng)臺(tái)上的GPS接
DGPS知識(shí)詳解
什么是DGPS？
DGPS(Difference Global Positioning System英文單詞的縮寫)，即差分定位系統(tǒng)。由于當(dāng)前GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)不能滿足人們定位導(dǎo)航的需要，因此，研究人員提出了差分定位系統(tǒng)的概念。其方法是在已測定坐標(biāo)的參照物上設(shè)置GPS接收機(jī)，并和移動(dòng)臺(tái)上的GPS接收機(jī)同步觀測不少于四顆的同一組衛(wèi)星，求得該時(shí)刻的差分修正數(shù)(位置差分、偽距差分、相位平滑偽距差分和相位差分等修正數(shù))，通過無線電數(shù)據(jù)鏈把這些改正數(shù)實(shí)時(shí)播發(fā)給在附近工作的移動(dòng)臺(tái)(用戶)或事后傳送給移動(dòng)臺(tái)(用戶)，由移動(dòng)臺(tái)(用戶)用所收到的差分改正數(shù)對(duì)其GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，其目的是消除公共誤差項(xiàng)，有效地減弱相關(guān)誤差的影響，進(jìn)而獲得更的定位結(jié)果，提高定位。DGPS相對(duì)于GPS能為用戶的導(dǎo)航定位帶來數(shù)量級(jí)的提高，在飛機(jī)精密進(jìn)場著陸、無人機(jī)、彈道軌跡測量、車輛定位導(dǎo)航等航空、航天、航海及車載領(lǐng)域得到應(yīng)用。
DGPS的分類
DGPS是克服SA的不利影響，提高GPS定位的有效手段，可達(dá)到Ⅲ級(jí)及以上。根據(jù)DGPS基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式可將差分GPS定位分為三類，即：位置差分、偽距差分和相位差分。根據(jù)DGPS的區(qū)域一般可分為區(qū)域DGPS、廣域DGPS和DGPS，目前，DGPS正在探索中。位置差分、偽距差分和相位差分這三類差分方式的工作原理是相同的，都是由基準(zhǔn)站發(fā)送修正數(shù)，由用戶站接收并對(duì)其測量結(jié)果進(jìn)行改正，以獲得的定位結(jié)果。所不同的是，發(fā)送修正數(shù)的具體內(nèi)容不一樣，其差分定位也不同。
1. 位置差分原理
位置差分技術(shù)是比較簡單的一種差分技術(shù)，這種技術(shù)的特點(diǎn)就是在現(xiàn)有GPS接收機(jī)上做改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)差分定位，位置差分法適用于用戶與基準(zhǔn)站間距離在100km以內(nèi)的情況。通常情況下，常規(guī)的GPS接收機(jī)通過改裝可實(shí)現(xiàn)這種位置差分系統(tǒng)。通過安裝在基準(zhǔn)站上的GPS接收機(jī)觀測4顆衛(wèi)星后便可進(jìn)行三維定位，解算出基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。由于存在著軌道誤差、時(shí)鐘誤差、SA影響、大氣影響、多徑效應(yīng)以及其他誤差，解算出的坐標(biāo)與基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)是不一樣的，會(huì)存在一定程度的誤差。通過對(duì)接收到的坐標(biāo)和已知坐標(biāo)的計(jì)算，會(huì)得到一個(gè)差分修正數(shù)，基準(zhǔn)站利用無線電數(shù)據(jù)鏈將此修正數(shù)發(fā)送出去，由用戶站接收， 用戶站用所收到的差分修正數(shù)對(duì)其GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。得到的修正后的用戶坐標(biāo)已消去了基準(zhǔn)站和用戶站的共同誤差，例如衛(wèi)星軌道誤差、 SA影響、大氣影響等，提高了定位。以上先決條件是基準(zhǔn)站和用戶站觀測同一組衛(wèi)星的情況。
2. 偽距差分原理
偽距差分是應(yīng)用最廣的一種差分技術(shù)，幾乎所有的商用差分GPS接收機(jī)均采用這種技術(shù)。這種差分技術(shù)的特點(diǎn)是在基準(zhǔn)站上，觀測所有衛(wèi)星，根據(jù)基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)和各衛(wèi)星的坐標(biāo)，求出每顆衛(wèi)星每一時(shí)刻到基準(zhǔn)站的真實(shí)距離。再與測得的偽距比較，得出偽距改正數(shù)，將其傳輸至用戶接收機(jī)，從而提高定位。國際海事無線電委員會(huì)推薦的RTCM SC-104也采用了這種技術(shù)。這種差分技術(shù)，通過修正后能得到米級(jí)定位，如沿海廣泛使用的“信標(biāo)差分”就是采用這種技術(shù)。
與位置差分相似，偽距差分能將兩站公共誤差抵消，但隨著用戶到基準(zhǔn)站距離的增加又 出現(xiàn)了系統(tǒng)誤差，這種誤差用任何差分法都是不能消除的。用戶和基準(zhǔn)站之間的距離對(duì)有決定性影響。
3. 載波相位差分原理
載波相位差分技術(shù)又稱RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測控站載波相位觀測量的差分方法。即是將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。載波相位差分技術(shù)是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測站的載波相位基礎(chǔ)上的。它能實(shí)時(shí)提供觀測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級(jí)的高。
實(shí)現(xiàn)載波相位差分GPS的方法分為兩類：修正法和差分法。前者與偽距差分相同，基準(zhǔn)站將載波相位修正量發(fā)送給用戶站，以改正其載波相位，然后求解坐標(biāo)。后者將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給 用戶臺(tái)進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。前者為準(zhǔn)RTK技術(shù)，后者為真正的RTK技術(shù)。
AGPS知識(shí)詳解
什么是AGPS？
AGPS（Assisted GPS的縮寫），即輔助GPS定位系統(tǒng)。AGPS全稱是網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS定位系統(tǒng)，在手機(jī)定位及跟蹤定位設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。
AGPS是在GPS通過衛(wèi)星接受定位信號(hào)的基礎(chǔ)上，同時(shí)結(jié)合移動(dòng)運(yùn)營商所提供的網(wǎng)絡(luò)基站的定位信息來進(jìn)行輔助定位的一種技術(shù)，可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)中使用。AGPS通過設(shè)備中的GPS接收芯片獲取來自衛(wèi)星的定位信息，同時(shí)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（如GPRS）輔助的定位信息，兩者相結(jié)合來完成定位。通常情況下GPS冷啟動(dòng)的需要幾分鐘的時(shí)間，有了AGPS功能，設(shè)備在冷啟動(dòng)時(shí)無須再接收衛(wèi)星信息資料，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)便很快得到了當(dāng)前的星歷和方位角等信息。該技術(shù)需要在設(shè)備內(nèi)有GPS模塊，并需要無線通信模塊使用特定的天線。在滿足以上兩個(gè)條件的同時(shí)，要在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上加建位置服務(wù)器、差分GPS基準(zhǔn)站等設(shè)備。如果要提高該方案在室內(nèi)等GPS信號(hào)屏蔽地區(qū)的定位有效性，該技術(shù)還提出需要增添類似于EOTD方案中的位測量單元（LMU）。
AGPS與GPS的區(qū)別
通常情況下，GPS設(shè)備首次定位（即冷啟動(dòng)）需要幾分鐘的時(shí)間，GPS設(shè)備首次定位的成功與否受到所處定位環(huán)境的影響，如果定位環(huán)境惡劣，屏蔽物多，例如高樓林立會(huì)嚴(yán)重阻礙衛(wèi)星信號(hào)的接受。由于墻體的屏蔽作用，在室內(nèi)很難接收GPS信號(hào)。運(yùn)用AGPS技術(shù)，首次定位時(shí)間只需幾秒鐘，這是AGPS比傳統(tǒng)GPS的優(yōu)勢。由于AGPS可以同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳來的輔助定位信息，因此，可有效的提高定位。
AGPS的工作原理
AGPS的具體工作原理如下：
1、具備AGPS功能的設(shè)備將自身的基站地址通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器，位置服務(wù)器根據(jù)該設(shè)備的大概位置獲得與該位置相關(guān)的GPS輔助信息（包含GPS的星歷和方位角）并將這些信息發(fā)送到具備AGPS功能的設(shè)備；
2、設(shè)備的AGPS模塊根據(jù)接收到的輔助信息通過GPS模塊接收GPS原始信號(hào)；
3、設(shè)備在接收到GPS原始信號(hào)后解析數(shù)據(jù)，計(jì)算設(shè)備到衛(wèi)星的偽距，即受各種GPS誤差影響的距離，并將有關(guān)信息通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器；
4、位置服務(wù)器根據(jù)傳來的GPS偽距信息和來自其他定位設(shè)備（如差分GPS基準(zhǔn)站等）的輔助信息完成對(duì)GPS信息的處理，并估算該設(shè)備的位置；
5、位置服務(wù)器將該設(shè)備的位置通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉ㄎ痪W(wǎng)關(guān)或應(yīng)用平臺(tái)。
AGPS的優(yōu)勢
1、 AGPS的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在室外及空曠地帶的定位上。在室外空曠地區(qū)，如果GPS接收設(shè)備工作正常，可達(dá)10米級(jí)的定位，AGPS也是目前定位的一種定位技術(shù)。
2、 運(yùn)用AGPS技術(shù)首次捕獲GPS信號(hào)的時(shí)間一般僅需幾秒，不像GPS的首次捕獲時(shí)間可能需要幾分鐘，加快了GPS定位速度。
AGPS的缺陷
雖然AGPS技術(shù)的定位高、首次捕獲GPS信號(hào)時(shí)間短，但是該技術(shù)也存在著以下缺陷。
1、 無法更好地解決室內(nèi)定位問題。雖然AGPS在啟動(dòng)的時(shí)候能夠接收到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳來的輔助定位信息，但是在室內(nèi)無法接收到GPS衛(wèi)星信號(hào)的情況下，還是無法完成定位。
2、 AGPS的定位實(shí)現(xiàn)必須通過多次網(wǎng)絡(luò)傳輸，占用了移動(dòng)運(yùn)營商大量的空中資源。另外移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸所產(chǎn)生的流量費(fèi)也增加了用戶的使用成本。
3、 使用AGPS的移動(dòng)設(shè)備（如手機(jī)等）更加耗電。
GPSONE技術(shù)詳解
什么是GPSONE？
GPSONE是美國高通公司為基于位置業(yè)務(wù)開發(fā)的定位技術(shù)，采用Client/Server方式。它將無線輔助AGPS和前向鏈路AFLT三角定位法兩種定位技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高、高可用性和較高速度定位。在這兩種定位技術(shù)均無法使用的環(huán)境中，GPSONE會(huì)自動(dòng)切換到Cell ID扇區(qū)定位方式，確保定位成功率。GPSONE是基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)
在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，通常有以下幾種定位技術(shù): 一是基于Cell ID的定位技術(shù)，它由網(wǎng)絡(luò)側(cè)獲取用戶當(dāng)前所在的基站Cell信息以獲取用戶當(dāng)前位置，其取決于移動(dòng)基站的分布及覆蓋范圍的大小; 二是基于AFLT的定位技術(shù)，AFLT（Advanced Forward Link Trilateration）是CDMA獨(dú)有的技術(shù)，在定位操作時(shí)，手機(jī)/終端同時(shí)監(jiān)聽多個(gè)基站的導(dǎo)頻信息，利用碼片時(shí)延來確定到附近基站的距離，用三角定位法算出具體位置; 三是基于AGPS（無線網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位技術(shù)）的定位技術(shù)，AGPS將終端的工作簡化，由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的定位服務(wù)器與終端相互配合完成定位工作，就是將衛(wèi)星掃描及定位運(yùn)算等最為繁重的工作從終端一側(cè)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的定位服務(wù)器完成。
GPSONE的原理
廣域GPS衛(wèi)星參考網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)高靈敏度GPS接收機(jī)組成，負(fù)責(zé)全天候監(jiān)測覆蓋區(qū)域上空所有GPS衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)、多普樂頻移等定位所需信息，動(dòng)態(tài)刷新存儲(chǔ)于定位平臺(tái)中的GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫（衛(wèi)星數(shù)據(jù)與地理位置對(duì)應(yīng)關(guān)系）。終端只有在需要定位時(shí)才通過無線網(wǎng)絡(luò)向定位平臺(tái)通報(bào)大概位置（屬于哪個(gè)基站），然后通過定位平臺(tái)獲得GPS衛(wèi)星信息，從而大大縮短衛(wèi)星捕獲時(shí)間，大幅度降低耗電。
借助定位服務(wù)器強(qiáng)大的運(yùn)算能力，可以采用復(fù)雜的定位算法以降低接收信號(hào)弱等不利因素的影響從而提高定位和靈敏度。定位平臺(tái)將經(jīng)緯度信息送到應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，或者通過無線網(wǎng)絡(luò)送回終端滿足定位應(yīng)用。
GPSONE的優(yōu)勢
1、 GPSONE技術(shù)將終端的工作簡化，將衛(wèi)星掃描及定位運(yùn)算等最為繁重的工作從終端一側(cè)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的定位服務(wù)器完成。提高了終端的定位、靈敏度和冷啟動(dòng)速度、降低終端耗電。
2、 在GPS衛(wèi)星信號(hào)和無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)都無法單獨(dú)完成定位的情形下，GPSONE系統(tǒng)會(huì)組合這兩種信息源，解決了傳統(tǒng)GPS無法解決的問題。GPSONE系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施輔助設(shè)備還提供了比常規(guī)GPS定位高出20dB的靈敏度，性能的改善使GPSONE混合式定位方式可以在現(xiàn)代建筑物的內(nèi)部深處或市區(qū)的樓群間正常工作，而兩種傳統(tǒng)方案在這些地方通常是無法正常工作的。
3、 GPSONE結(jié)合了無線網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位和CDMA三角運(yùn)算定位，改善了室內(nèi)定位效果。CDMA三角運(yùn)算定位彌補(bǔ)無衛(wèi)星信號(hào)下也能完成定位，由于CDMA是惟一全網(wǎng)同步（通過GPS）網(wǎng)絡(luò)，因此定位更高。
GPSONE在我國的應(yīng)用情況
隨著我國通信技術(shù)的不斷發(fā)展，中國無線通信標(biāo)準(zhǔn)研究組（CWTS）中的WG4已經(jīng)完成制定與位置業(yè)務(wù)相關(guān)的協(xié)議規(guī)范。以GPSONE定位之星命名的定位服務(wù)由于其使用范圍、定位、定位靈敏度、終端耗電及啟動(dòng)速度方面比傳統(tǒng)GPS均有顯著的提高，也隨之進(jìn)入了人們的日常生活。目前，已有幾十款GPSONE終端面世，包括適合老人和兒童使用的個(gè)人追蹤器，適合車輛調(diào)度的GPSONE車輛調(diào)度終端，各種應(yīng)用正在不斷涌現(xiàn)，基于GPSONE定位服務(wù)的市場前景非常廣闊。
