位置服务的灵感来源于英飞凌和其美国合作伙伴Global Locate共同开发的名为“Hammerhead”的PMB2520单芯片辅助全球卫星定位系统(A-GPS)解决方案。A-GPS定位指使用全球卫星定位系统,并接收来自蜂窝移动电话网络的“辅助信息”来进行定位。A-GPS可以在不到一秒钟的时间内对用户进行精确定位,其定位精度高达几米。其高灵敏度意味着无论是在建筑物内还是在很深的郊区峡谷内,它都可以可靠地工作。
A-GPS基本原理
由于GPS系统的性质,对卫星信号中的数据进行核对是一项既复杂又耗时的工作,但在自主操作中又是无法避免的。直接从手机移动网络接收辅助定位信息后,由于无须从卫星信号中对该数据进行核对,从而可以大幅减少GPS接收机的工作量。根据信号强度,这样做可以将首次定位时间(TTFF)缩减到几秒钟,反过来又可以大幅减少每次定位所需要的可观的能量损耗,从而实现了较长的待机和通话时间,而这正是移动通信装置最重要的特性之一。
即使A-GPS的信号比一般“开放天空”的GPS信号更弱1,000倍时,它仍然能够实现可靠的定位,这就意味着A-GPS系统无论是在室内、很深的峡谷内或是在移动的交通工具上都可以正常工作。甚至在带有强反射信号的较差接收条件下,复杂的算法也能够使该系统实现对信号的精确定位(智能化多径干扰抑制技术)。
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PMB2520应用于普通手机中的电路框图。此A-GPS芯片通过串行接口与基带部分通讯,并使用手机现有的时钟时序发生机制。
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该系统在使用辅助信息时基本上有两种不同的操作模式,即移动装置主模式和移动装置辅助模式。在移动装置主模式下,手机向网络要求辅助信息,并在长达几个小时的时间内使用该数据集,第一次和随后的定位所需要的计算均在手机内进行。该模式可以实现最快的定位,但要求移动装置具有一定的计算能力。在移动装置辅助模式下,手机向网络请求用于每次定位的独立辅助信息,并将GPS数据发回基站进行进一步的处理。在这种模式下,网络需要完成的工作量大于在移动装置主模式下的工作量,因此,每次定位所需要的时间也长一些,但对移动装置的计算能力没有什么要求。
在手机移动网络上进行所有A-GPS相关数据交换的协议可以基于一种或两种不同的概念,即控制面(Control Plane)或用户面(User Plane)。较早的控制面结构使用无线和核心网的专用信令通路,这种方法需要对现有网络基础设施进行改进,这当然不利于网络运营者。在用户面(又叫安全用户面,SUPL)架构中,移动通信设备与使用IP链接的定位服务器进行通信 ,而现有的移动通信网络基础设施保持不变。数据连接可以通过常规的GPRS连接,如利用网络中现有的接口和协议来完成。Hammerhead与这两种概念完全兼容。
但Hammerhead并非总是依赖于单独从网络接收辅助导航信息。由于采用了高灵敏度的集成式低噪声放大器(LNA),该芯片还可以实现在自主运行状态下的操作。不过在这种情况下,它需要完全依赖卫星信号来进行运算,定位需要较长的时间,而且室内的接收效果会受到限制,这对于一般的GPS设备来说是很常见的事情。为了弥补这一缺陷,这里采用了一种称为“增强型自主模式”的特殊功能模式(已成为Global Locate的一项专利)。借助该模式,A-GPS可以利用以前记录的辅助导航数据来进行定位计算,这些数据的有效期长达四天。这种长期轨道(LTO)数据可以通过任何接口被传输到移动装置上,也就是说,该信息不一定必须来源于手机移动网络,而是可以通过互联网进行下载。该技术将发挥重要的作用,直至移动网络运营者完成全球A-GPS基础设施的建设。
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