DGPS,AGPS,GPSONE知识详解
发布时间: 2010-12-10 15:28:57 52RD 2776 次浏览
DGPS(Difference Global Positioning System英文单词的缩写)，即差分定位系统。由于当前GPS卫星定位系统不能满足人们定位导航的需要，因此，研究人员提出了差分定位系统的概念。其方法是在已测定坐标的参照物上设置GPS接收机，并和移动台上的GPS接
DGPS知识详解
什么是DGPS？
DGPS(Difference Global Positioning System英文单词的缩写)，即差分定位系统。由于当前GPS卫星定位系统不能满足人们定位导航的需要，因此，研究人员提出了差分定位系统的概念。其方法是在已测定坐标的参照物上设置GPS接收机，并和移动台上的GPS接收机同步观测不少于四颗的同一组卫星，求得该时刻的差分修正数(位置差分、伪距差分、相位平滑伪距差分和相位差分等修正数)，通过无线电数据链把这些改正数实时播发给在附近工作的移动台(用户)或事后传送给移动台(用户)，由移动台(用户)用所收到的差分改正数对其GPS定位数据进行实时修正，其目的是消除公共误差项，有效地减弱相关误差的影响，进而获得更的定位结果，提高定位。DGPS相对于GPS能为用户的导航定位带来数量级的提高，在飞机精密进场着陆、无人机、弹道轨迹测量、车辆定位导航等航空、航天、航海及车载领域得到应用。
DGPS的分类
DGPS是克服SA的不利影响，提高GPS定位的有效手段，可达到Ⅲ级及以上。根据DGPS基准站发送的信息方式可将差分GPS定位分为三类，即：位置差分、伪距差分和相位差分。根据DGPS的区域一般可分为区域DGPS、广域DGPS和DGPS，目前，DGPS正在探索中。位置差分、伪距差分和相位差分这三类差分方式的工作原理是相同的，都是由基准站发送修正数，由用户站接收并对其测量结果进行改正，以获得的定位结果。所不同的是，发送修正数的具体内容不一样，其差分定位也不同。
1. 位置差分原理
位置差分技术是比较简单的一种差分技术，这种技术的特点就是在现有GPS接收机上做改进，从而实现差分定位，位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况。通常情况下，常规的GPS接收机通过改装可实现这种位置差分系统。通过安装在基准站上的GPS接收机观测4颗卫星后便可进行三维定位，解算出基准站的坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差，解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的，会存在一定程度的误差。通过对接收到的坐标和已知坐标的计算，会得到一个差分修正数，基准站利用无线电数据链将此修正数发送出去，由用户站接收， 用户站用所收到的差分修正数对其GPS定位数据进行实时修正。得到的修正后的用户坐标已消去了基准站和用户站的共同误差，例如卫星轨道误差、 SA影响、大气影响等，提高了定位。以上先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。
2. 伪距差分原理
伪距差分是应用最广的一种差分技术，几乎所有的商用差分GPS接收机均采用这种技术。这种差分技术的特点是在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，从而提高定位。国际海事无线电委员会推荐的RTCM SC-104也采用了这种技术。这种差分技术，通过修正后能得到米级定位，如沿海广泛使用的“信标差分”就是采用这种技术。
与位置差分相似，伪距差分能将两站公共误差抵消，但随着用户到基准站距离的增加又 出现了系统误差，这种误差用任何差分法都是不能消除的。用户和基准站之间的距离对有决定性影响。
3. 载波相位差分原理
载波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测控站载波相位观测量的差分方法。即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。载波相位差分技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高。
实现载波相位差分GPS的方法分为两类：修正法和差分法。前者与伪距差分相同，基准站将载波相位修正量发送给用户站，以改正其载波相位，然后求解坐标。后者将基准站采集的载波相位发送给 用户台进行求差解算坐标。前者为准RTK技术，后者为真正的RTK技术。
AGPS知识详解
什么是AGPS？
AGPS（Assisted GPS的缩写），即辅助GPS定位系统。AGPS全称是网络辅助的GPS定位系统，在手机定位及跟踪定位设备中有着广泛的应用。
AGPS是在GPS通过卫星接受定位信号的基础上，同时结合移动运营商所提供的网络基站的定位信息来进行辅助定位的一种技术，可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000网络中使用。AGPS通过设备中的GPS接收芯片获取来自卫星的定位信息，同时通过移动网络（如GPRS）辅助的定位信息，两者相结合来完成定位。通常情况下GPS冷启动的需要几分钟的时间，有了AGPS功能，设备在冷启动时无须再接收卫星信息资料，通过移动网络便很快得到了当前的星历和方位角等信息。该技术需要在设备内有GPS模块，并需要无线通信模块使用特定的天线。在满足以上两个条件的同时，要在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。如果要提高该方案在室内等GPS信号屏蔽地区的定位有效性，该技术还提出需要增添类似于EOTD方案中的位测量单元（LMU）。
AGPS与GPS的区别
通常情况下，GPS设备首次定位（即冷启动）需要几分钟的时间，GPS设备首次定位的成功与否受到所处定位环境的影响，如果定位环境恶劣，屏蔽物多，例如高楼林立会严重阻碍卫星信号的接受。由于墙体的屏蔽作用，在室内很难接收GPS信号。运用AGPS技术，首次定位时间只需几秒钟，这是AGPS比传统GPS的优势。由于AGPS可以同时接收卫星信号和移动网络传来的辅助定位信息，因此，可有效的提高定位。
AGPS的工作原理
AGPS的具体工作原理如下：
1、具备AGPS功能的设备将自身的基站地址通过移动网络传输到位置服务器，位置服务器根据该设备的大概位置获得与该位置相关的GPS辅助信息（包含GPS的星历和方位角）并将这些信息发送到具备AGPS功能的设备；
2、设备的AGPS模块根据接收到的辅助信息通过GPS模块接收GPS原始信号；
3、设备在接收到GPS原始信号后解析数据，计算设备到卫星的伪距，即受各种GPS误差影响的距离，并将有关信息通过移动网络传输到位置服务器；
4、位置服务器根据传来的GPS伪距信息和来自其他定位设备（如差分GPS基准站等）的辅助信息完成对GPS信息的处理，并估算该设备的位置；
5、位置服务器将该设备的位置通过网络传输到定位网关或应用平台。
AGPS的优势
1、 AGPS的优势主要体现在室外及空旷地带的定位上。在室外空旷地区，如果GPS接收设备工作正常，可达10米级的定位，AGPS也是目前定位的一种定位技术。
2、 运用AGPS技术首次捕获GPS信号的时间一般仅需几秒，不像GPS的首次捕获时间可能需要几分钟，加快了GPS定位速度。
AGPS的缺陷
虽然AGPS技术的定位高、首次捕获GPS信号时间短，但是该技术也存在着以下缺陷。
1、 无法更好地解决室内定位问题。虽然AGPS在启动的时候能够接收到移动网络传来的辅助定位信息，但是在室内无法接收到GPS卫星信号的情况下，还是无法完成定位。
2、 AGPS的定位实现必须通过多次网络传输，占用了移动运营商大量的空中资源。另外移动网络传输所产生的流量费也增加了用户的使用成本。
3、 使用AGPS的移动设备（如手机等）更加耗电。
GPSONE技术详解
什么是GPSONE？
GPSONE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和前向链路AFLT三角定位法两种定位技术有机结合，实现高、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。GPSONE是基于CDMA网络的定位技术
在移动通信网络中，通常有以下几种定位技术: 一是基于Cell ID的定位技术，它由网络侧获取用户当前所在的基站Cell信息以获取用户当前位置，其取决于移动基站的分布及覆盖范围的大小; 二是基于AFLT的定位技术，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，用三角定位法算出具体位置; 三是基于AGPS（无线网络辅助GPS定位技术）的定位技术，AGPS将终端的工作简化，由网络侧的定位服务器与终端相互配合完成定位工作，就是将卫星扫描及定位运算等最为繁重的工作从终端一侧转移到网络一侧的定位服务器完成。
GPSONE的原理
广域GPS卫星参考网络由多个高灵敏度GPS接收机组成，负责全天候监测覆盖区域上空所有GPS卫星的星历数据、多普乐频移等定位所需信息，动态刷新存储于定位平台中的GPS卫星数据库（卫星数据与地理位置对应关系）。终端只有在需要定位时才通过无线网络向定位平台通报大概位置（属于哪个基站），然后通过定位平台获得GPS卫星信息，从而大大缩短卫星捕获时间，大幅度降低耗电。
借助定位服务器强大的运算能力，可以采用复杂的定位算法以降低接收信号弱等不利因素的影响从而提高定位和灵敏度。定位平台将经纬度信息送到应用服务平台，或者通过无线网络送回终端满足定位应用。
GPSONE的优势
1、 GPSONE技术将终端的工作简化，将卫星扫描及定位运算等最为繁重的工作从终端一侧转移到网络一侧的定位服务器完成。提高了终端的定位、灵敏度和冷启动速度、降低终端耗电。
2、 在GPS卫星信号和无线网络信号都无法单独完成定位的情形下，GPSONE系统会组合这两种信息源，解决了传统GPS无法解决的问题。GPSONE系统的基础设施辅助设备还提供了比常规GPS定位高出20dB的灵敏度，性能的改善使GPSONE混合式定位方式可以在现代建筑物的内部深处或市区的楼群间正常工作，而两种传统方案在这些地方通常是无法正常工作的。
3、 GPSONE结合了无线网络辅助GPS定位和CDMA三角运算定位，改善了室内定位效果。CDMA三角运算定位弥补无卫星信号下也能完成定位，由于CDMA是惟一全网同步（通过GPS）网络，因此定位更高。
GPSONE在我国的应用情况
随着我国通信技术的不断发展，中国无线通信标准研究组（CWTS）中的WG4已经完成制定与位置业务相关的协议规范。以GPSONE定位之星命名的定位服务由于其使用范围、定位、定位灵敏度、终端耗电及启动速度方面比传统GPS均有显著的提高，也随之进入了人们的日常生活。目前，已有几十款GPSONE终端面世，包括适合老人和儿童使用的个人追踪器，适合车辆调度的GPSONE车辆调度终端，各种应用正在不断涌现，基于GPSONE定位服务的市场前景非常广阔。
