苗　斌

【摘要】 GPS設(shè)備在我國應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速。但是GPS設(shè)備由于其本身的技術(shù)所限，仍然存在諸多缺陷。因此，產(chǎn)生了GPS輔助定位技術(shù)。本文將就應(yīng)用較廣的輔助定位技術(shù)進行介紹和比較。

【關(guān)鍵詞】 GPS；輔助定位；比較

GPS定位器在導(dǎo)航、定位和測速等方面都具有非常廣泛的應(yīng)用前景，也越來越廣泛的被用戶所接受。但是，由于GPS技術(shù)本身的缺陷，GPS設(shè)備也存在其自身所不能克服的缺陷。

為了彌補GPS定位器的不足，目前主要采取以下幾種輔助定位方式：

一、利用無線電波信號的特征參數(shù)進行定位

此類方法是通過檢測位于已知位置的基站和移動臺之間傳播的無線電波信號的特征參數(shù)，來確定移動臺的距離或者方向或者全部。

目前的移動通信網(wǎng)絡(luò)都是蜂窩網(wǎng)絡(luò)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)常用的移動臺定位方法主要分為基于方向的定位和基于距離的定位。

1．基于方向（AOA）的定位技術(shù)

AOA定位技術(shù)一般利用由兩個或更多基站通過測量接收信號的的到達方向來估計MS的位置，AOA定位方法可惟一確定一個二維定位點。MS發(fā)，BS1收，測量可得一條BS1到MS連線；同理可測量得到另一直線，兩直線相交產(chǎn)生定位角。其中，基站利用接收機天線陣列測出移動臺發(fā)射電波的入射角，即信號的方向，構(gòu)成基站到移動臺的徑向連線，即方位線。測量信號到達角的定位方法多用于宏小區(qū)，或者與其他定位技術(shù)混合使用來提高定位精度。

2．基于距離的定位技術(shù)

移動臺和基站之間距離的估計可以通過接收信號的強度、到達時間、到達時間差和信號的相位來獲得。估計確定移動臺在二維空間的位置需要3次測量，確定移動臺在三維空間的位置需要4次測量。基于距離的定位技術(shù)包括起源蜂窩小區(qū)技術(shù)、基于時間或時間差的定位法、場強定位法、相位法和信號指紋數(shù)據(jù)庫法。

二、利用移動臺接收的GPS導(dǎo)航電文進行定位

目前在國內(nèi)運用的移動臺定位技術(shù)主要有三種，純粹的GPS定位技術(shù)、A-GPS技術(shù)和GPSOne定位技術(shù)。

1．基于終端的GPS定位技術(shù)

基于終端的GPS定位技術(shù)主要是利用移動臺上的GPS接收機來實現(xiàn)GPS定位。定位方式是移動臺需要接收4個以上的GPS衛(wèi)星信號，并且解調(diào)衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，隨后，移動臺利用信號時延得出到各個衛(wèi)星的偽距，利用這些信息就可以計算出移動臺的精確位置。

基于終端的GPS定位技術(shù)的定位精度一般在幾米到十幾米，可以滿足高端用戶高精度定位的要求。但是受終端所在環(huán)境影響較大，如當用戶在室內(nèi)或在高大建筑物之間時，由于可見的GPS衛(wèi)星數(shù)量較少，定位精度將會大大降低，甚至無法完成定位。

2．網(wǎng)絡(luò)輔助GPS的定位技術(shù)（A-GPS）

A-GPS技術(shù)，又稱為輔助GPS（Assistant GPS）定位技術(shù)，是一種結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)基站信息和GPS信息對移動臺進行定位的技術(shù)。它的基本原理是：網(wǎng)絡(luò)向移動臺提供輔助GPS信息，包括GPS偽距測量的輔助信息和移動臺位置計算的輔助信息。利用這些信息，移動臺可以很快捕捉衛(wèi)星并接收到測量信息，由此計算出移動臺當前所處的位置或交后臺定位中心計算位置。

A-GPS解決方案的優(yōu)勢主要在其定位精度上。在室外等空曠地區(qū)，其精度在正常的GPS工作環(huán)境下，可達10米左右，堪稱目前定位精度最高的一種定位技術(shù)。該技術(shù)的另一優(yōu)點為：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．GPSOne定位技術(shù)

GPSOne是一種應(yīng)用和改善GPS技術(shù)的方案。GPSOne移動定位技術(shù)，結(jié)合了GPS衛(wèi)星信號和CDMA網(wǎng)絡(luò)信號進行混合定位。在終端能夠接收到GPS衛(wèi)星信號時采用GPS定位方式，當終端在室內(nèi)或者接受衛(wèi)星信號不好的環(huán)境時采用CDMA基站接收的輔助GPS衛(wèi)星信號實現(xiàn)輔助定位，滿足室內(nèi)室外的全覆蓋定位。

GPSOne采用了GPSOne技術(shù)的移動平臺，同時從GPS衛(wèi)星和蜂窩/PCS網(wǎng)絡(luò)收集測量數(shù)據(jù)，然后通過組合這些數(shù)據(jù)生成精確的三維定位。在GPS衛(wèi)星信號和無線網(wǎng)絡(luò)信號都無法單獨完成定位的情形下，GPSOne系統(tǒng)會組合這兩種信息源，只要有一顆衛(wèi)星和一個小區(qū)站點就可以完成定位，解決了傳統(tǒng)方案無法解決的問題。

三、主要輔助定位方式的比較與分析

1．基于基站的移動臺定位技術(shù)

從定位精度上而言，基于基站的移動臺定位系統(tǒng)最差，但考慮到目前我國GSM網(wǎng)絡(luò)基站密度較高，所以基于基站的移動臺定位系統(tǒng)的精度在大部分城區(qū)可以達到100米至150米左右，對部分商業(yè)定位應(yīng)用來說是足夠了。

對于基于基站的移動臺定位技術(shù)，目前最重要的技術(shù)問題是GIS(地理信息系統(tǒng))的建立，因為對于一般用戶，他們關(guān)心的是定位系統(tǒng)能給自己帶來那些生活、學(xué)習(xí)、工作中的便捷，完全是處在使用者的角度來看待這一事物。所以，從性價比方面而言，基于基站的移動臺定位系統(tǒng)在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上基本不需要增加額外的投入就可比較滿意的達到定位的效果。

2．A-GPS技術(shù)

A-GPS解決方案的優(yōu)勢主要在其定位精度上。在室外等空曠地區(qū)，其精度在正常的GPS工作環(huán)境下，可達10米左右，堪稱目前定位精度最高的一種定位技術(shù)。該技術(shù)的另一優(yōu)點為：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。

雖然A-GPS技術(shù)的定位精度很高、首次捕獲GPS信號時間短，但是該技術(shù)也存在著一些缺點。首先，室內(nèi)定位的問題目前仍然無法圓滿解決。另外，A-GPS的定位實現(xiàn)必須通過多次網(wǎng)絡(luò)傳輸，最多可達6次單向傳輸，這對運營商來說是被認為大量的占用了空中資源。A-GPS最主要的問題是用戶對于使用移動定位業(yè)務(wù)必須更換手機難以接受。而且A-GPS手機比一般手機在耗電上有一定的額外負擔，間接減短了手機的待機時間。除此之外，就是使用有效性問題。由于GPS系統(tǒng)受美國政府擁有和控制，在非常時期（如發(fā)生戰(zhàn)爭等），民用GPS服務(wù)可能會受到影響，A-GPS的定位業(yè)務(wù)更難以正常運作了。

3．GPSOne技術(shù)

目前GPSOne的定位精度達到了5～50米，完全可以使用戶知道他們的確切位置，并可以同時上傳和下傳定位地點的數(shù)據(jù)，無須另外的通信通道，利用無線運營商的網(wǎng)絡(luò)和位置服務(wù)商的GIS，實現(xiàn)企業(yè)級應(yīng)用。

GPSOne 定位技術(shù)是在改進GPS 定位技術(shù)的不足之處而推出來的系統(tǒng)，比之單純的GPS定位技術(shù)具有如下特點：精度高，在較好的條件下，定位精度能達到5～50米；定位時間短，完成一次定位只需幾秒到幾十秒時間；適用范圍廣，無論在視野開闊的野外還是高樓林立的市中心，還是室內(nèi)，以及許多其他傳統(tǒng)定位方式無法正常工作的環(huán)境下都能成功地實現(xiàn)定位；終端集成度好：定位功能集成在CDMA 核心芯片中，支持GPSOne 定位技術(shù)的手機或終端，與普通CDMA手機在尺寸、耗電及成本方面均無大的差別。

參考文獻：

[1]Brookfield Engineering Laboratories, Inc: Moresolution stosticky problems,aguidetogetting more fromyour Brookfiel dviscometer. (U.S.A.).1994

[2]楊天軍，楊曉光.GPS/GIS車輛實時監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)研究.城市交通.2004（1）

[3]夏紅霞，周宏，楊紅云.基于GIS/GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù).《微機發(fā)展》

[4]丁繼新，呂京國，李夕銀.面向任務(wù)的GPS測量軟件系統(tǒng)的研制.《測繪通報》.2003（3）