A-GPS学习笔记（二） 之SUPL

1. GNSS

GNSS的全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS（广域增强系统）、欧洲的EGNOS（欧洲静地导航重叠系统）和日本的MSAS（多功能运输卫星增强系统）等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。国际GNSS系统是个多系统、多层面、多模式的复杂组合系统

2. 星历年历

星历表（英文为Ephemeris）：星历表本来是用来记录天体特定时刻的位置的。而在GNSS中，星历表则记录了卫星的一些运行参数，它使得我们通过星历表就可以计算出任意时刻的导航卫星的位置和速度。下文我们将见到在GPS中，星历表包含了非常详细的卫星轨道和位置信息，所以其数据量较大，传输时间较长。为了克服这个问题，人们设计了星历表的简化集，即历书。

历书（英文为Almanac）/年历：历书也包含了卫星的位置等相关信息，不过它是星历数据的简化集，其精度较低。所以，历书数据量较小，传输时间较短。

3. GPS简介

GPS系统的构成

GPS系统=空间部分+控制部分+用户部分

1）空间部分

GPS空间部分主要由24颗GPS卫星构成，其中21颗工作卫星，3颗备用卫星。24颗卫星运行在6个轨道平面上，运行周期为12个小时。保证在任一时刻、任一地点高度角15度以上都能够观测到4颗以上的卫星。

主要作用：发送用于导航定位的卫星信号。

构成：24颗卫星=21颗工作卫星+3颗备用卫星

2）控制部分

GPS控制部分由1个主控站，5个检测站和3个注入站组成。

组成：GPS控制部分=主控站（1个）+监测站（5个）+注入站（3个）

作用：监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文），保持系统时间。

主控站：从各个监控站收集卫星数据，计算出卫星的星历和时钟修正参数等，并通过注入站注入卫星；向卫星发布指令，控制卫星，当卫星出现故障时，调度备用卫星。

监控站：接收卫星信号，检测卫星运行状态，收集天气数据，并将这些信息传送给主控站。

注入站：将主控站计算的卫星星历及时钟修正参数等注入卫星。 

分布情况：

主控站：位于美国科罗拉多州（Calorado）的法尔孔（Falcon）空军基地。

注入站：阿松森群岛（Ascendion）,大西洋；迭戈加西亚（Diego Garcia）,印度洋；卡瓦加兰（Kwajalein），东太平洋。

监控站：1个与主控站在一起；3个与注入站在一起；另外一个在夏威夷（Hawaii）,西太平洋。

3）用户部分

GPS用户设备部分包含GPS接收器及相关设备。GPS接收器主要由GPS芯片构成。

如车载、船载GPS导航仪，内置GPS功能的移动设备，GPS测绘设备等都属于GPS用户设备。

组成：主要为GPS接收器

作用：接收、跟踪、变换和测量GPS信号的设备，GPS系统的消费者。

4. AGPS简介

AGPS（AssistedGPS：辅助全球卫星定位系统）是结合GSM/GPRS与传统卫星定位，利用基地台代送辅助卫星信息，以缩减GPS芯片获取卫星信号的延迟时间，受遮盖的室内也能借基地台讯号弥补，减轻GPS芯片对卫星的依赖度。日本和美国都已经成熟运用AGPS于LBS服务（LocationBasedService，适地性服务）。

AGPS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。

 

AGPS定位数据主要主要依赖于网络服务器，可以通过wifi或者3G、4G连接到提供定位数据的免费服务器（比如supl.nokia.com.）获取定位，同时因为可以根据机器连接的附近基站位置，提供更高精度的定位。

    

5. AGPS的具体工作原理如下所示：

•  AGPS手机首先将本身的基站地址通过网络传输到位置服务器；
• 位置服务器根据该手机的大概位置传输与该位置相关的GPS辅助信息（包含GPS的星历和方位俯仰角等）到手机；
• 该手机的AGPS模块根据辅助信息（以提升GPS信号的第一锁定时间TTFF能力）接收GPS原始信号；
• 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），并将有关信息通过网络传输到位置服务器；
• 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。

6. AGPS技术与独立GPS技术相比，明显有几大优势:：

• 1）缩短定位时间：由于利用移动网络提供GPS辅助信息，不需要移动终端通过接收GPS卫星广播数据。由于卫星广播信道速率非常低，信号强度非常弱，这个时间通常会非常长。
• 2）降低终端耗电量：由于不需要对卫星进行全频段扫描和跟踪，定位时间缩短，因此终端的耗电量大大降低。
• 3）提升定位灵敏度：在靠近建筑物或者天气不好等相对恶劣环境下，由于有网络辅助数据，终端可直接锁定卫星定位，而此时GPS卫星信号非常微弱，独立GPS定位模式则往往终端会因为不能接收完所有的卫星星历和时钟等参数而导致定位失败。
• 4）AGPS定位系统可获得用户的位置结果为后台应用服务。AGPS定位服务器可将定位结果提供给后台的SP/SI，SP/SI可在此基础上开发多种多样的与用户位置相关的业务和应用。
• 5）借助移动网络定位，可在GPS定位失败时提供Cell ID定位结果。如被定位终端在室内或地下等环境时，无法实现GPS定位，则AGPS服务器会自动通过Cell ID方式获得被定位用户的粗精度位置提供给后台SP/SI，实现了定位服务的无缝连接。

7. APN简介：

APN指一种网络接入技术，是通过手机上网时必须配置的一个参数，它决定了手机通过哪种接入方式来访问网络。
对于手机用户来说，可以访问的外部网络类型有很多，例如：Internet、WAP网站、集团企业内部网络、行业内部专用网络。而不同的接入点所能访问的范围以及接入的方式是不同的，网络侧如何知道手机激活以后要访问哪个网络从而分配哪个网段的IP呢，这就要靠APN来区分了，即APN决定了用户的手机通过哪种接入方式来访问什么样的网络。