GPSONE


   



   随着社会的发展、科技的进步,人们的活动范围越来越大,越来越不确定。移动通信最显著的特点就是位置的移动,从而自然衍生出一些和位置相关的服务需求。在移动通信蓬勃发展的今天,通过无线通信网络提供的定位服务,移动通信用户不仅可以通过这项技术随时了解自己所处的位置,还可延伸到周围有什么自己感兴趣的东西(或场所),或者他人想知道移动者(或移动物)在什么位置等等。

2002年2月27日,美国德克萨斯州警官MikePrivitt的汽车在结冰的公路上翻了。他顿时头昏目眩,不知所措。在他拨打911紧急呼救后仅几分钟,急救人员就成功地找到了他。正是装在手机中的GPSONE芯片在他拨打911呼救时网络自动将他的遇险地点发送给了援救人员。同一天早上,在日本东京由珠宝店员工押运的一袋价值100亿美元的珠宝在火车上被盗了。仅在案发后一个小时,警方就在距该火车12公里处追踪到被盗珠宝。原来物流公司早已运用GPSONE技术追踪物品的行踪。

所谓位置服务(LBS,Location Based Services)又称定位服务,是指通过移动终端和移动网络的配合,确定移动用户的实际地理位置,从而提供用户所需要的与位置相关的服务信息的一种移动通信与导航融合的服务形式。位置服务业务一直被业界认为是继短信之后的又一杀手级的数据业务,在日本、韩国的发展势头最为强劲。而在中国,移动公司和联通公司也都相继推出了位置服务,位置服务业务在中国正以快速的态势增长。

传统GPS技术

GPS英文全名是“Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Position System”,其意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”,简称GPS系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统。

GPS全球卫星定位导航系统,开始时只用于军事目的,后转为民用被广泛应用于商业和科学研究上。GPS空间部分使用了二十四颗卫星组成的星座,卫星高度约20200公里,分布在六条升交点互隔60度的轨道面上,每条轨道上均匀分布四颗卫星,相邻两轨道上的卫星相隔40度,使得地球任何地方至少同时可看到四颗卫星。

传统的GPS定位技术在户外运转良好,但在室内或卫星信号无法覆盖的地方效果较差,而且如果所在位置上空没有3颗以上的卫星,那么系统就无法从冷启动状态实现定位。

基于CDMA网络的GPSONE技术

在移动通信网络中,通常有以下几种定位技术: 一是基于Cell ID的定位技术,它由网络侧获取用户当前所在的基站Cell信息以获取用户当前位置,其精度取决于移动基站的分布及覆盖范围的大小; 二是基于AFLT的定位技术,AFLT(Advanced Forward Link Trilateration)是CDMA独有的技术,在定位操作时,手机/终端同时监听多个基站的导频信息,利用码片时延来确定到附近基站的距离,最后用三角定位法算出具体位置(图1所示); 三是基于AGPS(无线网络辅助GPS定位技术)的定位技术,AGPS将终端的工作简化,由网络侧的定位服务器与终端相互配合完成定位工作,就是将卫星扫描及定位运算等最为繁重的工作从终端一侧转移到网络一侧的定位服务器完成(图2所示)。

随着社会的发展、科技的进步,人们的活动范围越来越大,越来越不确定。移动通信最显著的特点就是位置的移动,从而自然衍生出一些和位置相关的服务需求。在移动通信蓬勃发展的今天,通过无线通信网络提供的定位服务,移动通信用户不仅可以通过这项技术随时了解自己所处的位置,还可延伸到周围有什么自己感兴趣的东西(或场所),或者他人想知道移动者(或移动物)在什么位置等等。

2002年2月27日,美国德克萨斯州警官MikePrivitt的汽车在结冰的公路上翻了。他顿时头昏目眩,不知所措。在他拨打911紧急呼救后仅几分钟,急救人员就成功地找到了他。正是装在手机中的GPSONE芯片在他拨打911呼救时网络自动将他的遇险地点发送给了援救人员。同一天早上,在日本东京由珠宝店员工押运的一袋价值100亿美元的珠宝在火车上被盗了。仅在案发后一个小时,警方就在距该火车12公里处追踪到被盗珠宝。原来物流公司早已运用GPSONE技术追踪物品的行踪。

所谓位置服务(LBS,Location Based Services)又称定位服务,是指通过移动终端和移动网络的配合,确定移动用户的实际地理位置,从而提供用户所需要的与位置相关的服务信息的一种移动通信与导航融合的服务形式。位置服务业务一直被业界认为是继短信之后的又一杀手级的数据业务,在日本、韩国的发展势头最为强劲。而在中国,移动公司和联通公司也都相继推出了位置服务,位置服务业务在中国正以快速的态势增长。

传统GPS技术

GPS英文全名是“Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Position System”,其意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”,简称GPS系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统。

GPS全球卫星定位导航系统,开始时只用于军事目的,后转为民用被广泛应用于商业和科学研究上。GPS空间部分使用了二十四颗卫星组成的星座,卫星高度约20200公里,分布在六条升交点互隔60度的轨道面上,每条轨道上均匀分布四颗卫星,相邻两轨道上的卫星相隔40度,使得地球任何地方至少同时可看到四颗卫星。

传统的GPS定位技术在户外运转良好,但在室内或卫星信号无法覆盖的地方效果较差,而且如果所在位置上空没有3颗以上的卫星,那么系统就无法从冷启动状态实现定位。

基于CDMA网络的GPSONE技术

在移动通信网络中,通常有以下几种定位技术: 一是基于Cell ID的定位技术,它由网络侧获取用户当前所在的基站Cell信息以获取用户当前位置,其精度取决于移动基站的分布及覆盖范围的大小; 二是基于AFLT的定位技术,AFLT(Advanced Forward Link Trilateration)是CDMA独有的技术,在定位操作时,手机/终端同时监听多个基站的导频信息,利用码片时延来确定到附近基站的距离,最后用三角定位法算出具体位置(图1所示); 三是基于AGPS(无线网络辅助GPS定位技术)的定位技术,AGPS将终端的工作简化,由网络侧的定位服务器与终端相互配合完成定位工作,就是将卫星扫描及定位运算等最为繁重的工作从终端一侧转移到网络一侧的定位服务器完成(图2所示)。

图1 AFLT结构示意图

图2 AGPS结构示意图

而GPSONE是美国高通公司为基于位置业务开发的定位技术,采用Client/Server方式。它将无线辅助AGPS和高级前向链路AFLT三角定位法两种定位技术有机结合,实现高精度、高可用性和较高速度定位。在这两种定位技术均无法使用的环境中,GPSONE会自动切换到Cell ID扇区定位方式,确保定位成功率(图3所示)。

图3 GPSONE原理示意图

广域GPS卫星参考网络由多个高灵敏度GPS接收机组成,负责全天候监测覆盖区域上空所有GPS卫星的星历数据、多普乐频移等定位所需信息,动态刷新存储于定位平台中的GPS卫星数据库(卫星数据与地理位置对应关系)。终端只有在需要定位时才通过无线网络向定位平台通报大概位置(属于哪个基站),然后通过定位平台获得GPS卫星信息,从而大大缩短卫星捕获时间,大幅度降低耗电。

借助定位服务器强大的运算能力,可以采用复杂的定位算法以降低接收信号弱等不利因素的影响从而提高定位精度和灵敏度。定位平台将经纬度信息送到应用服务平台,或者通过无线网络送回终端满足定位应用。

传统GPS与GPSONE优劣分析

传统GPS技术由于过于依赖终端性能,即将卫星扫描、捕获、伪距信号接收及定位运算等工作集于终端一身,从而造成定位灵敏度低及终端耗电量大等方面缺陷。GPSONE技术将终端的工作简化,将卫星扫描及定位运算等最为繁重的工作从终端一侧转移到网络一侧的定位服务器完成。提高了终端的定位精度、灵敏度和冷启动速度、降低终端耗电。

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GPS无法解决的问题。GPSONE系统的基础设施辅助设备还提供了比常规GPS定位高出20dB的灵敏度,性能的改善使GPSONE混合式定位方式可以在现代建筑物的内部深处或市区的楼群间正常工作,而两种传统方案在这些地方通常是无法正常工作的。

GPSONE结合了无线网络辅助GPS定位和CDMA三角运算定位,改善了室内定位效果。CDMA三角运算定位弥补无卫星信号下也能完成定位,其他蜂窝电话网络如GSM/GPRS也有类似自定位技术,但由于CDMA是惟一全网同步(通过GPS)网络,因此定位精度更高。

GPSONE的应用情况

截止到2004年上半年,全球一共有14家运营商采用了GPSONE定位技术提供精确定位服务,其中包括美国第一和第四大运营商Verizon和Sprint、日本第一和第二大运营商NTT DoCoMo和KDDI、韩国第一和第二大运营商 SKT和KTF。终端品种超过100种,终端销量超过5000万部。

自从2001年4月,日本推出采用了GPSONE的个人安全专用设备之后,日本、韩国和美国相继于在2001年底推出支持GPSONE定位功能的商用手机。目前,这三个国家投入商用的GPSONE技术设备数量已经超过了百万。现在日本和韩国市场上有超过15类具备GPSONE定位功能的手机,运营商也以此为基础提供了丰富的定位服务,包括儿童安全监护、个人导航应用、定位寻友等。美国也有几家运营商在出售GPSONE手机,以满足联邦通信委员会(FCC)对E911无线安全呼叫的强制要求,并可能继续推出相关的定位业务。随着亚洲和美国大量部署CDMA网络,GPSONE技术将成为世界上被广泛使用的个人移动电话、车载终端、特殊智能终端的首选技术。

在国内,中国无线通信标准研究组(CWTS)中的WG4已经完成制定与位置业务相关的协议规范。中国的CDMA1X网已建成并于2002年正式投入商用,经过一期、二期和三期建设,网络规模逐步扩大和完善,并成为成熟和稳定的网络。 高通公司的gpsOne®定位技术实现了将高度精确、应用广泛的定位技术成功部署到移动终端上。作为世界上应用最广泛的定位解决方案,gpsOne定位技术在无线网络和全球定位系统(GPS)之间建立了一种相互协作的关系,即使在传统的“无形”领域也能确保精确的定位服务。
   

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