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一．GPS基本原理 1.1基础知识

GPS全球定位系统由在轨的24-28颗近地卫星环绕地球构成，亚洲半球可以收到12-13

颗卫星。GPS定位只要能接收到4颗卫星信号就可以定位，多出来的都是备份星。

GPS首次定位都需要一段较长的时间进行信号锁定和寻星，这个过程将无法正常接收

卫星信号，此过程相当于冷启动。所谓冷启动就是将GPS芯片中的频率表清空重新收集卫星信号频率锁定信号，这个过程可能4-10分钟不等。直到信号变得稳定，达到了最高，不再变化的时候就是“冷启动”完成了。冷启动后，手机就能很快进行定位了。

1.1.1 AGPS

辅助全球卫星定位系统（Assisted Global Positioning System，简称：AGPS）是一种GPS的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，配合传统GPS卫星，让定位的速度更快。

普通的GPS系统是由GPS卫星和GPS接受器组成。与普通的GPS不同，A-GPS在系统中还有一个辅助服务器。在A-GPS网络中，由于受到接收器工作功率和地理位置的影响而不能获得理想的定位效果，接受器往往与有着较高功率的辅助服务器通信并接入网络。虽然与蜂窝系统的覆盖范围有关，但由于A-GPS接收器与辅助服务器间的任务共享，所以A-GPS往往比普通的GPS系统处理速度更快，有更高的效率。

在蜂窝移动通信系统中，A-GPS系统通过手机定位服务器作为辅助服务器来协助GPS接收器完成测距和定位服务。辅助服务器有比GPS接收器强大得多的功率来接受GPS信号。在这种情况下，辅助服务器通过网络与手机的GPS接收器通信。由于有了移动网络的协助，接收器的效率比没有协助的时候有了很大的提高，因为有部分原本由接收器处理的任务被辅助服务器所处理。

通常情况下，一个标准的GPS设备需要一个清晰的视线传播并且需要至少4颗GPS卫

星才能定位。另外，还需要有足够的处理功率来把卫星的数据转换成坐标。而使用AGPS，接收GPS信号，计算定位的任务都由辅助服务器完成。

AGPS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。和纯GPS、基地台三角定位比较，AGPS能提供范围更广、更省电、速度更快的定位服务，理想误差范围在10公尺以内，日本和美国都已经成熟运用AGPS于LBS服务（Location Based Service，适地性服务）。

AGPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000网络中使用。该技术需要在手机内增加GPS接收机模块，并改造手机天线，同时要在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。

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。

虽然AGPS技术的定位精度很高、首次捕获GPS信号时间短，但是该技术也存在着一些缺点。首先，室内定位的问题目前仍然无法圆满解决。另外，AGPS的定位实现必须通过多次网络传输（最多可达六次单向传输），这对运营商来说是被认为大量的占用了空中资源。AGPS最主要的问题是用户对于使用移动定位业务必须更换手机难以接受。而且AGPS手机比一般手机在耗电上有一定的额外负担，间接减短了手机的待机时间。除此之外，就是使用有效性问题。由于GPS系统受美国政府拥有和控制，在非常时期（如战争、天灾等），民用GPS服务可能会受到影响，AGPS的定位业务更难以正常运作。总之这项技术就是在传统的GPS技术上改用GPRS线路进行数据传输，将原有GPS芯片直接找卫星改成找基站辅助，是一种更为先进的定位技术。

总之，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。AGPS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。

1.1.2 AGPS和普通GPS

传统GPS首次定位（冷启动）一般需要几分钟的时间，并且普遍受到所处定位环境的

影响，例如高楼林立会严重阻碍卫星信号的接受，同样在室内由于墙体的屏蔽作用GPS信号也难以接收。而AGPS开始首次定位的时间最快仅需几秒钟的时间，这也是相比传统GPS的最大优势。

普通GPS仅依靠接收卫星信号就可以了，是完全免费的。而AGPS除了要接收卫星信

号外，还要通过手机的GPRS网络下载星历资料，而GPRS上网是要额外花钱的。

A-GPS可以这么理解，就是传统GPS功能的基础上附加了一个辅助功能，这个辅助功

能是用来弥补传统GPS首次定位等待时间太长的缺点的，说白了就是在GPS没搜索到卫星信号之前，先在网上下载一个卫星信息，然后把这个信息告诉给GPS，GPS就可以据此直接找到卫星了。

只要有AGPS功能的手机都兼具普通GPS功能，因为AGPS功能只是对普通GPS的一

个辅助罢了，没有了GPS功能这个辅助就无从谈起了。

如果一款手机确实具有AGPS功能，那么它肯定也具有普通GPS功能。否则如果一款

手机只能依靠基站来定位的话，那就不能说成具有AGPS功能。

1.1.3 GPS启动

GPS接收机启动模式有三种：冷启动、暖启动和热启动。

1.1.3.1 冷启动

GPS接收器尝试定位并锁定卫星，由于没有先前信息(Almanac & Ephemeris)，这将花去

很长的时间。GPS接收器采用类似于轮询的方法，从所有的卫星中锁定信号，这将比事前知道该搜索哪些卫星要慢不少。这一类重新获取锁定要花最长的时间。

1.1.3.2 暖启动

GPS接收器保存有最后计算的卫星的位置、历书和UTC时间，但保存的内容不是当前

可视卫星的数据。接收器基于其最后的位置和历书得以大概知道当前天空中的可视卫星，从

而尝试去获得当前卫星和信号并计算其新位置。

1.1.3.2 热启动

GPS接收器保存有其最后计算的可视卫星的位置、almanac(历书)和UTC时间，在重启以后，GPS接收器以保存的上述内容为基础获取和计算当前卫星的最新位置。

1.1.3.3 小结

热启动就是启动时可视的卫星信息和之前保存的信息是基本一致的。

暖启动和热启动的区别在于尽管也保存了之前的卫星信息，搜星的时候可视卫星（当前卫星）并不是以前记忆的信息的卫星，但是保存的历史信息仍然有利于快速定位当前卫星。

冷启动，最好理解，就是在没有历史信息的情况下一个一个轮询的方式搜星定位，所需时间最长。 注：

Almanac是反映所有卫星状况的比较粗略的轨道参数，每一个卫星都会广播所有卫星的Almanac 数据，这类数据不是十分精确，有效期长达几个月。

Ephemeris 数据相比之下是十分精确的轨道和时钟纠正信息，每一颗卫星只会广播自己的Ephemeris 数据，这类数据的有效期或许有几个小时（取决于广播信息的包含的内容）。Ephemeris 数据每隔30秒广播一次。