定位技术简介.docx

常用定位技术简析1. GPS1.1. 基本原理GPS定位利用分布在轨道上的24颗卫星向专用GPS接收终端不间断发射广播消息，地面GPS终端锁定和接收至少4颗以上的卫星的信号，由于卫星的位置精确可知，利用三维坐标中的距离公式，由GPS终端机计算出当前的经纬度和高度。该定位技术属于终端自主定位类型。1.2. 精度GPS定位的经度可在米级，但由于GPS受控于美国政府和军方，因此对开放给民用的信号采用了一定的干扰算法，精度一般在100米左右。但一般在天气良好、视野开阔的情况下，GPS终端可以接收超过4颗以上卫星的信号，因此利用一定的算法进行校正后，一般民用GPS可获得10米左右的精度（即最大误差在10米左右，日常导航定位的使用中普遍精度在210米范围）。1.3. 优点l 覆盖范围大，全球覆盖，因此普遍应用于导航，航海、航空、军事国防等领域。l 精度高，一般实用精度在10米左右，在配合地面高精度差分站的情况下精度最大可达米级甚至厘米级。（地面高精度差分站由国家测绘部门建设和管理，一般不对民用开放）l 定位速度快，由于GPS卫星不间断发射广播信号，GPS终端可根据实际需要实现任意频率的定位。一般常见车载GPS的定位频率为1秒。l 终端普及，价格低。目前GPS芯片已经非常普及，价格也多在200元甚至更低，市面上大多数的智能手机也开始内置GPS芯片。1.4. 缺点l 受天气和建筑影响大。由于卫星广播的定位信号比较微弱，比较容易受到大气电离层，云层的影响产生漂移。在城市中高层建筑较多的情况下，受到的干扰也比较大。l 室内无法使用。室内无法接受到GPS卫星信号，因此GPS无法实现室内定位。l 寻星和锁定卫星的时间较长。对于普通民用GPS，初次定位（冷启动情况下）由于需要获得GPS卫星的星历和方位俯仰角等参数，耗费的时间比较长，一般需要24分钟才能锁定卫星并进行定位。l 耗电量大。基于GPS定位的原理，GPS芯片和终端需要不断的进行大量的运算，以获得经纬度信息，因此耗电量较大，导致一些依赖电池的手持GPS终端机的续航能力较弱。2. CellID定位2.1. 基本原理通过采集手机所处的小区识别号（Cell-ID号）来确定用户的位置。简单来说就是根据目前手机所属的基站来获取手机当前的位置信息（实际是基站的位置信息）。这种技术的定位精度取决于基站的覆盖半径和基站位置本身的精确度。如在南京市区，基站密度较高，CellID定位精度可以达到200米左右；而在郊区，基站密度较低，CellID定位精度只能达到一两公里。这种技术实现简单，投入成本小，是目前在无线网络中应用最广泛的定位技术。CellID定位可以是一种终端主动定位技术，也可以是一种网络侧定位技术。作为终端主动定位技术时，通过智能手机平台提供的相应API，可以获取到手机当前归属的基站CellID，然后通过CellID与经纬度的对应关系获得手机的大致经纬度。手机googlemap中的“我的位置”功能即是该技术的典型应用。Google公司通过一定的技术手段获取全球的各移动运营商基站及其经纬度关系信息，当用户使用手机googlemap的“我的位置”功能时，手机googlemap程序首先从手机获取到CellID信息，然后通过无线网络将CellID发送到google的服务器，查询到对应的经纬度，然后在地图上将位置标注出来。作为网络侧定位技术，运营商网络可以直接获取到每一个手机当前的CellID，运营商的所有基站的经纬度信息都已知，所以根据该对应关系可以获取到手机大致的位置信息，该技术作为运营商定位中心的一种基本定位技术广泛采用。2.2. 精度此定位技术依赖于运营商基站的密度，以及基站本身位置的精确度。一般在G网环境下，市区内基站密度较大的情况下，定位精度在200米左右；在郊区可能在1公里左右。由于CDMA基站的覆盖范围比GSM略大，因此在CDMA网络，采用CellID定位的精度会比GSM网络略低。2.3. 优点l 技术简单，对手机终端没有特殊要求。l 不受天气和环境影响l 可实现室内定位（但精度很差）2.4. 缺点l 精度低，依赖于基站的密度和基站本身位置的准确度l 无法直接获取位置信息。由于手机端只能获取到CellID数据，必须到网络侧查询CellID和经纬度的对应关系。3. AFLT3.1. 基本原理AFLT（Advanced Forward Link Trilateration）是CDMA独有的技术，在定位操作时，手机终端同时监听多个基站的导频信息，利用码片时延来确定到附近基站的距离，最后用三角定位法算出具体位置。需要终端软件支持IS-801协议。3.2. 精度由于AFLT三角定位是监听多个基站的导频信息，受当时临近基站数量、网络信号强弱的影响较大，精度一般在几十米到几百米不等。3.3. 优点l 有无线网络覆盖的地方均可实现定位比如在室内、汽车尾箱等。3.4. 缺点l 定位精度不高，受基站数量及无线网络信号限制。l 需手机平台支持IS-801协议4. A-GPS4.1. 基本原理A-GPS：Assisted Global Positioning System是一种在一定辅助配合下进行GPS定位的运行方式。它可以利用手机基站的信号，配合传统GPS卫星信号，让定位的速度更快。一般GPS使用太空中的24颗人造卫星来进行三角定位 ，以获得经纬度坐标，通常需要一个可视天空的开放环境和至少4颗GPS卫星信号才能进行3D定位。AGPS则利用手机基站的信号，辅以连接远程服务器的方式下载卫星星历，再配合传统的GPS卫星接受器，让定位的速度更快。普通的GPS系统是由GPS卫星和GPS接收器组成，AGPS与普通的GPS不同，在系统中还有一个辅助服务器。在AGPS网络中，接受器可通过与辅助服务器的通信而获得定位辅助。由于AGPS接收器与辅助服务器间的任务是互为分工的，所以AGPS往往比普通的GPS系统有速度更快的定位能力、有更高的效率。在蜂窝移动通信系统中，AGPS 系统通过手机定位服务器作为辅助服务器来协助GPS接收器（通常是手机）完成测距和定位服务，辅助定位服务器有比GPS接收器强大得多的GPS信号接收环境和能力，在这种情况下，辅助定位服务器通过网络与手机的GPS接收器通信而提供定位协助。由于有了移动网络的协助，GPS接收器的效率比没有协助定位服务器的时候有了很大的提高，因为有部分原本由接收器处理的工作被辅助定位服务器所处理，例如GPS接收器冷启动到热启动的工作，就是由协助定位服务器 AGPS所处理。通常情况下，一个标准的GPS接收器需要至少4颗GPS卫星才能进行3D定位。另外，还需要有足够的处理能力来把卫星的数据转换成坐标，使用AGPS定位方式，定位的计算任务都由辅助定位服务器完成，终端不直接完成定位计算。需要A-GPS手机终端支持。4.2. 精度与GPS定位在同一级别，精度略微高一些。4.3. 优点l 由于有基站辅助定位，定位的耗时大大减小；首次捕获GPS信号的时间短，一般只需要10秒左右的时间。l 其精度在正常的GPS工作环境下，可达10米以下。4.4. 缺点l A-GPS与GPS一样，不能解决室内定位问题l 由于A-GPS定位运算由定位服务器完成，与移动网络覆盖范围相关l 对于手机终端来说会产生大量的网络流量，因此会对手机在网络部分生成大量的资费l 使用该定位业务需要使用A-GPS手机5. gpsOneGPSONE是美国高通公司为基于位置业务开发的定位技术，采用Client/Server方式。它将无线辅助AGPS和高级前向链路AFLT三角定位法两种定位技术有机结合，实现高精度、高可用性和较高速度定位。在这两种定位技术均无法使用的环境中，GPSONE会自动切换到Cell ID扇区定位方式，确保定位成功率。需要支持GPSOne的手机终端支持。由于GPSOne技术属于高通专利，其中采用的AFLT又是CDMA专有技术，因此目前只有CDMA网络支持GPSOne，目前大多数GPSOne手机为Brew平台。GPSOne在精度上略高于A-GPS。优缺点方面与A-GPS类似。6. 基于运营商定位中心定位运营商定位中心定位是采用Client/Server的形式，Server端对外提供定位接口；目前支持立即定位、紧急定位、触发定位等方式；一般采用AGPS/GPSOne、AFLT、CellID定位技术一种进行定位或多种定位技术实现。 基于定位中心的定位属于网络侧定位，用户一般情况下不感知定位过程，但鉴于对用户隐私权的保护，定位中心需要用户进行授权，在中国移动等运营商，在用户被定位时，会收到对应的短信提示。目前国内中国移动的定位平台建设已经比较完善，并在一些项目上投入了商用；中国电信的定位平台还在建设中，未正式商用。我司在广东电信获得了定位接入资格，但目前广东电信的定位平台仅提供精定位能力，因此需要手机终端支持GPSOne功能。7. 综合对比定位技术精度终端要求备注GPS高需要终端支持CellID低无特殊要求由于精度低，无法室内或室外A-GPS高需要终端支持AFLT中需要手机平台软件支持由于精度低，无法室内或室外GPSOne高需要终端支持多种定位技术相结合，保证定位成功率定位中心根据实际采用的技术对于基于A-GPS或GPSOne技术的情况下，需要终端的支持，基于CellI