一、移动定位的概述
移动定位是典型的移动应用开发技术。
移动定位服务又叫移动位置服务,其是通过对接收到的无线电波的一些参数进行测量,根据特定的算法对某一移动终端或个人在某一时间所处的地理位置进行精确测定,以便为移动终端用户提供相关的位置信息服务,或进行实时的监测和跟踪的一种增值业务。移动定位不仅能够帮助个人客户查询自己和他人的位置信息,而且定位信息会直接影响人们出门的习惯,例如路线的选择、及早规避交通堵塞、对意外事件的处理,以及中途停留地点的选择、对当地资源的利用,包括加油站、食品店、旅馆和出租车等。位置信息也为那些希望有效吸引潜在客户,并做有针对性的宣传的零售商带来了更多的机会。另外,还有基于位置的信息服务、紧急响应、车辆和资源管理、个人定位服务、娱乐等丰富的服务内容。
移动地位的的具体应用大体上可分为
①公共安全业务,是指处于公共安全考虑,国家或安全机构可以对进行紧急呼叫的用户进行定位并实施援助。
②位置跟踪业务,是指根据移动设备查询车辆、及设备携带者所处的位置。
③基于位置的个性化信息服务,包括了周边信息的查询、城市的观光和朋友玩基于位置的游戏
④导航服务,指引用户找的要去的目标,当用户输入目的地后导航系统会返回信息和图形方式的线路图。
二、移动定位的主要技术
根据移动定位的基本原理,移动定位大致可分为两类:基于移动网络的定位技术和基于移动终端的定位技术,还有的把这两者的混合定位作为第三种定位技术。目前,全球范围内普遍使用的移动定位技术主要有3种:Cell-ID技术、TDOA技术和A-GPS技术。其中Cell-ID是基于网络的,TDOA是基于终端的,而A-GPS便是网络与终端混合解决方案。
1、Cell-ID定位技术是根据移动台所处的小区标示号(Cell-ID)来确定用户的位置,它的定位精度取决于蜂窝小区的半径。
2、TDOA(到达时间差)定位的基本原理是测量不同基站接收到同一移动站的时差,并由此计算出移动站到不同基站的距离差。移动站到任何两个基站的距离可以在2个基站之间给出一条双曲线移动站一定处于该双曲线上。当同时有N个基站参与测距时,由多个双曲线之间的交汇区域就是对用户位置的估计。
我并没有对前两种定位技术做详细的了解,根据技术发展动态,主要介绍把网络和终端混合的A-GPS技术在移动定位中的应用。 下表是3种定位技术的比较:
三、A-GPS工作原理的介绍
A-GPS(Assisted GPS,网络辅助GPS)结合了GPS定位和蜂窝基站定位的优势,接助蜂窝网络的数据传输功能,可以达到很高的定位精度和很快的定位速度,可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA20xx网络中使用,在移动设备和手机中被广泛使用。其中AGPS定位技术通过利用网络能成功解决或缓解GPS定位硬件初始化(首次搜索卫星)的时间较长和GPS卫星信号穿透力弱,容易受到建筑物阻挡而影响定位精度的问题。
A-GPS定位的基本原理:GPS接收机将测量到的GPS辅助信息记录下来,发送到蜂窝移动通信网络,定位系统接收GPS参考接收网络发送的'GPS导航电文,然后结合网络其他信息,加工成辅助GPS信息(包括GPS伪距测量的辅助信息和移动台位置计算的辅助信息)并提供给移动台,利用这些信息移动台可以快速捕捉卫星并接受到测量信息,然后将测量信息发送给网络中的定位服务中心,由它计算出移动台所处的位置。
A-GPS的定位流程
1.搜索卫星
由于A-GPS仍然是基于GPS的,因此定位的先决条件就是先找到当前地区可使用的GPS卫星(注:全球卫星定位系统 (GPS) 实际上是一个卫星群,由27颗沿环地球轨道运行的卫星(24颗为工作卫星,另外三颗为备用卫星)组成。它们的运行轨道是经过特殊安排的,所以在任何时候,地球上任何地方的上空都至少可以“见到”四颗卫星。)首先要求手机从蜂窝基站获取到当前所在的位置,并将本身的基站地址通过蜂窝网络传输到网络中的A-GPS位置服务器。位置服务器根据该手机的大概位置通过蜂窝网络下载当前地区的可用卫星信息(包含了当地区可用的卫星频段、方位、俯仰角等信息)传输到手机避免了全频段大范围搜索,使得首次搜索卫星的速度大大提高。
2.计算位置
一旦找到四颗可用卫星,就可以接受卫星信号实现定位。
①该手机的AGPS模块根据辅助信息接收GPS原始信号;
②手机在接收到GPS原始信号后解调信号,计算手机到卫星的伪距(伪距为受各种GPS误差影响的距离),利用三维三边测量法进行计算,确定手机位置。并将有关信息通过蜂窝网络传输到位置服务器;
③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,并估算该手机的位置; 位置服务器将该手机的位置通过网络传输到定位网关或应用平台。
四、A-GPS和GPS的比较
(1)A-GPS和GPS在依赖实体方面有所不同A-GPS要依赖网络基站和GPS定位系统而GPS只要全球卫星定位系统。
(2)定位精度方面:在室外等空旷地区,其精度在正常的GPS工作环境下,A-GPS由于有基站辅助定位,所以地位精确度大大提高,可达10米左右,是目前定位精度最高的一种定位技术,GPS的定位精度为15米。这一点就是GPS所望尘莫及的。
(3)首次捕获GPS信号的时间方面:A-GPS首次捕获GPS信号的时间短只要10秒左右,因而有效减少了设备的电量消耗。但是换成GPS,可能要变成2-5分钟。
(4)手机方面:A-GPS和GPS都需要在手机内增加GPS接收模块,并对手机天线进行改造。
(5)A-GPS存在而GPS都不存在的问题
①A-GPS的定位实现必须通过多次网络传输(最多可达六次单向传输),占用了大量的空中资源。
②使用应用A-GPS技术的移动业务必须更换手机使得消费者难已接受。
③必须有蜂窝网络(GPRS/EDGE/CDMA等)的支持用以数据传输,及要有A-GPS位置服务器的支持。
④使用网络辅助定位会产生大量的GPRS流量,因此会对手机在网络部分产生大量资费。