LBS中的定位技术_精品文档PPT资料.pptx

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当一个信号源与观察者有相对运动时，观察者观察到的信号源的频率会发生变化。

当两者走近时观察到的信号频率增大，而两者走远时观察到的信号频率降低。

由于GPS信号和地球的运动造成地面观察到的GPS信号的频率大概有4.2KHz偏移，在GPS接收机中常取5KHz或6KHz。

（如果GPS在高速运动物体上，多普勒频移的最大值为10KHz）在传统的GPS接收机中，在捕获GPS信号阶段，实际上要搜索所有可能的频率和代码延迟空间，而由多普勒效应引起的频偏，使GPS接收机要搜索的频率范围远不止一个，而是要搜索整个多普勒频偏的范围。

为了在短时间能完成搜索，搜索程序的步进带宽不能很窄。

用窄步进进行搜索，就意味着需要许多步才能覆盖全部的频率范围，这样就耗费时间。

但用宽步进进行搜索，灵敏度相对就差一些。

捕获二维搜索的流程图如图所示。

先固定载波频率，检测最大积分值和对应的码相位；

与捕获门限做比较，如果积分结果大于门限值则认为捕获成功，如果积分结果没有达到门限值，则按照一定的步进值和变化方式调整载波，重新进行码相位搜索。

最终得到符合条件的载波频率和码相位，完成GPS信号捕获。

如何调整载波，每调整一次频率的间隔是多少呢？

C/A码的码速是1.023MHz当输入信号与本地产生的合成信号超过一周期时，两个信号就不相关。

还和数据的长度有关系（讲解）对于一个不具任何有效定位数据的GPS终端来说，最重要的是要收齐四颗卫星分别的星历及卫星时间数据，才能正确的计算定位。

同步收齐四颗卫星一个完整星历数据的时间，至少需要18秒，年历方面，由于每次更新的数据需用到25帧来传送更新的年历数据，因此要完整的下载，需要用掉12.5分钟。

在L1上所搭载的卫星信息以帧（Frame）为单位，每个帧下又分为五个子帧（Sub-Frame），它的内容包括星历（Ephemeris）数据、电离层参数及年历（Almanac）等，请参考表一。

其中星历为个别卫星本身的精确轨道位置，它每小时更新一次，每次更新的有效性约四小时；

年历则为所有卫星在轨道上的概略位置及其状况等，它每天更新一次，有效时间可达数周。

A-GPS服务器主要的任务是提供GPS信号的近似的多普勒频偏，A-GPS服务器有一个参考的GPS接收机，能计算出卫星信号的多普勒频偏，A-GPS服务器将多普勒频偏信息发送给其他手持GPS接收机，这样手持GPS接收机的搜索空间大大减少，只对很少的几个频率区（Frequencybins）进行搜索，首次定位时间（TTFF）也就可以减小到只有几秒。

而传统的GPS接收机要在整个频率范围内进行搜索。

GPS接收机的运行程序，第一步是搜寻卫星信号、再接收星历，接着才能定位与跟踪。

如果能预先取得卫星信息，或以更快的速度来下载星历，那就能加速定位的速度，下图所示A-GPS缺陷尽管AGPS拥有较传统GPS更好的性能，但其并没有完全弥补传统GPS的缺陷。

1、室内定位的问题目前仍然无法圆满解决。

虽然AGPS在启动的时候能够接收到GPRS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，还是无法完成精确定位。

2、AGPS需要通过GPRS来接收辅助定位信息，这样对于专业的车载导航仪来说，需要另外增加一个GPRS模块，势必会增加制造成本，同时GPRS的流量费也会增加用户的使用成本。

3、AGPS离不开移动运营商的支持。

作为一种高精度的移动定位技术，A-GPS通过移动终端和GPS辅助定位信息（由移动网络提供）共同获取移动终端的位置信息，因而需要在移动终端内增加A-GPS接收机模块（或者外接A-GPS接收机），同时要在移动网络上加建位置服务器等设备。

其定位流程如下：

（1）移动终端首先将本身的基站地址通过网络传输到位置服务器（COO定位）。

3.1AGPS定位技术3.1.1A-GPS的基本原理

（2）位置服务器根据该终端的大概位置传输与该位置相关的GPS辅助信息（GPS捕获辅助信息、GPS定位辅助信息、GPS灵敏度辅助信息、GPS卫星工作状况信息等）和移动终端位置计算的辅助信息（GPS历书以及修正数据、GPS星历、GPS导航电文等）。

利用这些信息，终端的A-GPS模块可以很快捕获卫星，以提升GPS信号的第一锁定时间TTFF能力，并接收GPS原始信号。

（3）终端在接收到GPS原始信号后解调信号，计算终端到卫星的伪距（伪距即受各种GPS误差影响的距离）。

3.1AGPS定位技术3.1.1A-GPS的基本原理（4）若采用网络侧计算，终端将测量的GPS伪距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信息的计算，并估算该终端的位置；

若采用终端侧计算，终端根据测量的GPS伪距信息和网络传来的其他定位设备的辅助信息完成对GPS信息的计算，把估算的终端位置信息传给定位服务器。

（5）位置服务器将该终端的位置通过网络传输到应用平台。

3.1AGPS定位技术3.1.1A-GPS的基本原理3.1AGPS定位技术3.1.1A-GPS的基本原理A-GPS定位过程如下图所示。

整个方案以3G网络为传输数据方式。

辅助接收机实时地从卫星处获得参考数据（时钟、星历表、可用星座、参考位置等），通过网络提供给定位服务器。

当移动终端需要定位数据时，定位服务器通过无线网络给终端提供A-GPS辅助数据，以增强其TTTF，从而大大提高A-GPS接收模块的灵敏度。

3.1AGPS定位技术3.1.1A-GPS的基本原理目前，基于无线网络的A-GPS技术中，可以采用两种基本的网络拓扑结构：

控制平面（ControlPlane）和用户平面（UserPlane）。

（1）控制平面控制平面方式中，移动定位中心（SMLC，ServingMobileLocationCentre）与无线基站的无线网络控制器（RNC，RadioNetworkControllet）集成，GPS辅助信息通过信令的方式来交互。

移动定位网关（GMLC）位于无线网络的IP数据网上，负责外部定位请求的接入。

由于通过信令接口在核心网络内部传输辅助数据，因而该结构传输效率高且安全可靠，有利于位置服务的管理和控制。

其缺点是RNC需具有SMLC功能，会影响到核心网络，实现和维护复杂，成本较高。

3.1AGPS定位技术3.1.2A-GPS的网络结构

（2）用户平面用户平面方式利用现代无线网络的IP功能，通过IP数据网和移动定位中心SMLC交互辅助信息，移动终端的UE（UserEquipment）直接通过相应的标准接口实现定位信息从终端到移动定位网关（GMLC）的传递。

其相应的标准由开放式移动联盟（OMA）制定，称为安全用户层面定位（SUPL）。

这种方式的优点在于可以独立于无线网络部署，无需无线接入网和核心网中各节点的网络信令支持，无需对无线核心网络进行改造，且与2G网络兼容，易实现，成本低，因而推广迅速。

3.1AGPS定位技术3.1.2A-GPS的网络结构安全用户层面定位SUPL定位方式使移动终端直接建立从终端到移动定位网关（GMLC）的端到端对话，实现无线定位信息传递，并通过Le接口实现与服务提供商的互通。

SUPL的典型体系结构如图所示。

SUPL体系结构3.1AGPS定位技术3.1.2A-GPS的网络结构从图中可以看出，SUPL定位平台（SLP）由SUPL定位中心（SLC）和SUPL位置中心（SPC）两部分组成，SUPL定位平台和SUPL终端（SET）之间的接口为LUP（LocationUserPlane），接口采用OMA的ULP（UserplaneLocationProtocol）协议。

3.1AGPS定位技术3.1.2A-GPS的网络结构SUPL定位平台（SLP）包含SUPL位置中心（SLC）和SUPL定位中心（SPC），SLC和SPC有可能集成在一个系统中。

Lup接口用于SLP和SET间的通信，该接口上传递SUPL业务管理和SUPL定位确定所需的消息，包括：

Lup业务管理消息：

终止于SLP中的SLC功能。

Lup定位确定消息：

终止于SLP中的SPC功能。

SET和和SLP间有两种通信模式：

间有两种通信模式：

代理模式：

该模式下SPC不直接和SET通信，SET和SPC间的通信由SLC进行代理。

非代理模式：

该模式下SPC将和SET直接通信。

SLP中的SLC和SPC功能也可能被集成在不同的系统中，此时SLC和SPC间应支持开放的Llp接口。

SUPL位置中心（位置中心（SLC）SLC系统协调网络中的SUPL操作，在和SET通过用户平面承载进行交互时执行下述功能：

SUPL隐私功能（SPF）SUPL发起功能（SIF）SUPL安全功能（SSF）SUPL漫游支持功能（SRSF）SUPL计费功能（SCF）SUPL业务管理功能（SSMF）SUPL定位计算功能（SPCF）SLC有可能将位置ID翻译成用经/纬度数据描述的地理位置，这种较粗的定位方式有可能已能满足SUPL代理所要求的QoP（定位质量要求），在MNO环境中，这通常被称作Cell-ID定位。

SUPL定位中心（定位中心（SPC）SPC支持以下功能：

SUPL安全功能（SSF）SUPL辅助数据递送功能（SADF）SUPL参考位置取回功能（SRRF）SUPL定位计算功能（SPCF）SUPL终端终端（SET）SET支持在SUPL中定义的与网络之间通过用户平面承载的交互过程。

SET支持以下一种或者多种功能：

SUPL隐私功能SUPL安全功能SUPLSET预设功能SET支持SET-based和/或SET-assisted定位计算。

SET还可能支持以下的功能：

SUPL定位计算功能辅助数据递送功能

（1）SUPLLUP接口定义LUP的功能从逻辑上可分为定位服务管理接口和定位计算接口。

其中，定位服务管理接口用来在SLP和SET之间建立会话并执行SLC的功能，其消息定义如表所示。

定位计算接口在SET和SLP之间传送位置计算信息，它执行SPC的功能，其消息定义如下表所示：

3.1AGPS定位技术3.1.3SUPLA-GPS的网络通信过程消息名消息名消息描述消息描述SUPLINIT此消息由SLP用来向SET发起SUPL会话，用于网络发起的SUPL通信，该消息可能包含初始目的SET的通告、秘药认证说明、MAC地址和密钥认证等SUPLINITSET用此消息来开始一个与SLP的SUPL会话SUPLSTART在SET发起的定位请求中，此消息作为SLP对SUPLSTART消息回复SUPLENDSLP或SET用此消息来结束一个SUPL会话3.1AGPS定位技术3.1.3SUPLA-GPS的网络通信过程表：

定位服务管理接口消息定义（代理模式）消息名消息名消息描述消息描述SUPLPOS此消息用于SLP和SET之间交换定位过程中的消息（采用RRLP/RRC/TIA-801协议），该消息包含了计算SET位置的数据。

SUPLINITSET用此消息来开始一个与SLP的定位会话（采用