ＧＰＳ辅助定位技术的现状与比较

苗　斌

【摘要】 GPS设备在我国应用广泛、发展迅速。但是GPS设备由于其本身的技术所限，仍然存在诸多缺陷。因此，产生了GPS辅助定位技术。本文将就应用较广的辅助定位技术进行介绍和比较。

【关键词】 GPS；辅助定位；比较

GPS定位器在导航、定位和测速等方面都具有非常广泛的应用前景，也越来越广泛的被用户所接受。但是，由于GPS技术本身的缺陷，GPS设备也存在其自身所不能克服的缺陷。

为了弥补GPS定位器的不足，目前主要采取以下几种辅助定位方式：

一、利用无线电波信号的特征参数进行定位

此类方法是通过检测位于已知位置的基站和移动台之间传播的无线电波信号的特征参数，来确定移动台的距离或者方向或者全部。

目前的移动通信网络都是蜂窝网络，蜂窝网络常用的移动台定位方法主要分为基于方向的定位和基于距离的定位。

1．基于方向（AOA）的定位技术

AOA定位技术一般利用由两个或更多基站通过测量接收信号的的到达方向来估计MS的位置，AOA定位方法可惟一确定一个二维定位点。MS发，BS1收，测量可得一条BS1到MS连线；同理可测量得到另一直线，两直线相交产生定位角。其中，基站利用接收机天线阵列测出移动台发射电波的入射角，即信号的方向，构成基站到移动台的径向连线，即方位线。测量信号到达角的定位方法多用于宏小区，或者与其他定位技术混合使用来提高定位精度。

2．基于距离的定位技术

移动台和基站之间距离的估计可以通过接收信号的强度、到达时间、到达时间差和信号的相位来获得。估计确定移动台在二维空间的位置需要3次测量，确定移动台在三维空间的位置需要4次测量。基于距离的定位技术包括起源蜂窝小区技术、基于时间或时间差的定位法、场强定位法、相位法和信号指纹数据库法。

二、利用移动台接收的GPS导航电文进行定位

目前在国内运用的移动台定位技术主要有三种，纯粹的GPS定位技术、A-GPS技术和GPSOne定位技术。

1．基于终端的GPS定位技术

基于终端的GPS定位技术主要是利用移动台上的GPS接收机来实现GPS定位。定位方式是移动台需要接收4个以上的GPS卫星信号，并且解调卫星的导航电文，随后，移动台利用信号时延得出到各个卫星的伪距，利用这些信息就可以计算出移动台的精确位置。

基于终端的GPS定位技术的定位精度一般在几米到十几米，可以满足高端用户高精度定位的要求。但是受终端所在环境影响较大，如当用户在室内或在高大建筑物之间时，由于可见的GPS卫星数量较少，定位精度将会大大降低，甚至无法完成定位。

2．网络辅助GPS的定位技术（A-GPS）

A-GPS技术，又称为辅助GPS（Assistant GPS）定位技术，是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术。它的基本原理是：网络向移动台提供辅助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。利用这些信息，移动台可以很快捕捉卫星并接收到测量信息，由此计算出移动台当前所处的位置或交后台定位中心计算位置。

A-GPS解决方案的优势主要在其定位精度上。在室外等空旷地区，其精度在正常的GPS工作环境下，可达10米左右，堪称目前定位精度最高的一种定位技术。该技术的另一优点为：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要2～3分钟。

3．GPSOne定位技术

GPSOne是一种应用和改善GPS技术的方案。GPSOne移动定位技术，结合了GPS卫星信号和CDMA网络信号进行混合定位。在终端能够接收到GPS卫星信号时采用GPS定位方式，当终端在室内或者接受卫星信号不好的环境时采用CDMA基站接收的辅助GPS卫星信号实现辅助定位，满足室内室外的全覆盖定位。

GPSOne采用了GPSOne技术的移动平台，同时从GPS卫星和蜂窝/PCS网络收集测量数据，然后通过组合这些数据生成精确的三维定位。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，只要有一颗卫星和一个小区站点就可以完成定位，解决了传统方案无法解决的问题。

三、主要辅助定位方式的比较与分析

1．基于基站的移动台定位技术

从定位精度上而言，基于基站的移动台定位系统最差，但考虑到目前我国GSM网络基站密度较高，所以基于基站的移动台定位系统的精度在大部分城区可以达到100米至150米左右，对部分商业定位应用来说是足够了。

对于基于基站的移动台定位技术，目前最重要的技术问题是GIS(地理信息系统)的建立，因为对于一般用户，他们关心的是定位系统能给自己带来那些生活、学习、工作中的便捷，完全是处在使用者的角度来看待这一事物。所以，从性价比方面而言，基于基站的移动台定位系统在现有的网络上基本不需要增加额外的投入就可比较满意的达到定位的效果。

2．A-GPS技术

A-GPS解决方案的优势主要在其定位精度上。在室外等空旷地区，其精度在正常的GPS工作环境下，可达10米左右，堪称目前定位精度最高的一种定位技术。该技术的另一优点为：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要2～3分钟。

虽然A-GPS技术的定位精度很高、首次捕获GPS信号时间短，但是该技术也存在着一些缺点。首先，室内定位的问题目前仍然无法圆满解决。另外，A-GPS的定位实现必须通过多次网络传输，最多可达6次单向传输，这对运营商来说是被认为大量的占用了空中资源。A-GPS最主要的问题是用户对于使用移动定位业务必须更换手机难以接受。而且A-GPS手机比一般手机在耗电上有一定的额外负担，间接减短了手机的待机时间。除此之外，就是使用有效性问题。由于GPS系统受美国政府拥有和控制，在非常时期（如发生战争等），民用GPS服务可能会受到影响，A-GPS的定位业务更难以正常运作了。

3．GPSOne技术

目前GPSOne的定位精度达到了5～50米，完全可以使用户知道他们的确切位置，并可以同时上传和下传定位地点的数据，无须另外的通信通道，利用无线运营商的网络和位置服务商的GIS，实现企业级应用。

GPSOne 定位技术是在改进GPS 定位技术的不足之处而推出来的系统，比之单纯的GPS定位技术具有如下特点：精度高，在较好的条件下，定位精度能达到5～50米；定位时间短，完成一次定位只需几秒到几十秒时间；适用范围广，无论在视野开阔的野外还是高楼林立的市中心，还是室内，以及许多其他传统定位方式无法正常工作的环境下都能成功地实现定位；终端集成度好：定位功能集成在CDMA 核心芯片中，支持GPSOne 定位技术的手机或终端，与普通CDMA手机在尺寸、耗电及成本方面均无大的差别。

参考文献：

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