中的AGPS移动定位技术.docx

3G中的A-GPS移动定位技术
内容摘要：文章介绍了3G中广泛使用的三种定位技术——基于网络的CELL-ID、OTDOA和A-GPS，分析了A-GPS的基本原理、网络结构以及SUPLA-GPS的网络通信过程，指明了A-GPS的发展前景。
位置业务（LBS，LocationBasedService）是指移动网络通过特定的定位技术来获取移动终端的位置信息，从而为终端用户提供附加服务的一种增值业务，可广泛应用于紧急救援、导航追踪、运输调度、移动黄页等诸多方面。
近年来，随着用户需求的增加，移动定位技术受到越来越多的关注，特别是3G技术的日益成熟为移动定位技术的发展提供了支持。在2G或2.5G的网络里，由于受到网络传输速度的限制，高精度定位技术（A-GPS）的应用受到局限，而3G网络可以提供高速无线下载功能，这就为移动定位业务提供了更加广阔的发展空间。
1、3G中的移动定位技术
目前，在3G网络中广泛使用的移动定位技术有三种：基于网络的小区识别（CELL-ID）定位技术、OTDOA定位技术、网络与终端混合的A-GPS定位技术。
1.1基于网络的CELL-ID定位技术
基于网络的CELL-ID定位技术是一种最简单的定位技术，适用于所有蜂窝网络，且无需对手机和网络进行修改，就可以向当前的移动用户提供自动定位业务。该技术根据移动终端所处的蜂窝小区ID号来确定用户的位置，因此其定位精度完全取决于移动终端所处蜂窝小区半径的大小，从几百米到几十公里不等。与其它技术相比，该技术投资较少，定位响应时间较短，一般在3s以内，但其精度最低，误差较大。
1.2OTDOA定位技术
OTDOA（ObservedTimeDifferenceofArrival）是一种应用于3G网络的定位方式。这种定位技术通过移动终端测量不同基站的下行导频信号的到达时刻（TOA，TimeofArrival）实现定位，其定位精度较高，定位范围约为100～200m。但对时间基准的依赖性较强，同时受多径干扰的影响也较大。OTDOA定位响应时间比CELL-ID略长，大约要10s。该技术无需对手机进行修改而只需修改网络，即可直接向现有用户提供服务。
1.3A-GPS定位技术
A-GPS（AssistedGlobalPositioningSystem）即网络辅助的全球定位系统，这种方法需要网络和移动终端都能够接收GPS信息，是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动终端进行定位的技术，可以在2G和3G网络中使用。此技术的优势主要在其定位精度上，在室外等空旷地区，正常工作环境下其精度可达5～10m，堪称目前定位精度最高的一种定位技术。另一方面，利用网络传来的辅助信息可以增强TTFF（TimeToFirstFix），其首次捕获GPS信号的时间大大减小，一般仅需几秒，而不像GPS的首次捕获时间可能需要2～3min。A-GPS定位响应时间为3～10s之间。
此外，为了解决终端在室内以及在城市中被建筑物遮挡而难以接收GPS信号的缺陷，一般A-GPS技术解决方案还考虑了CELL-ID定位技术作为备用方案，这样就大大提升了A-GPS的定位能力。
2、A-GPS定位技术分析
2.1A-GPS的基本原理
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。
（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）。
（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。
A-GPS定位过程如图1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