引:2005年以来民用GPS应用如火如荼,已经成为移动应用的一部分。而自美国强制要求移动运营商在2007年以前必须提供应急定位功能之后,利用手机网络(GSM/CDMA)进行定位的研究已经进入了实用化阶段,但定位精度一直不够理想。
A-GPS是手机通信和GPS通信相结合的全新技术,利用手机网络对移动终端进行粗定位,然后通过手机的数据网络(2.5G或3G)向手机传递GPS辅助定位信息,移动终端再利用辅助定位信息结合集成的GPS接收机进行快速和精确定位。2006年,中国移动在部分城市开通了A-GPS服务,HP iPAQ 6515把A-GPS这一新技术首次带入PDA手机,这宣告A-GPS走入了现实世界。
A-GPS工作原理
A-GPS(Assistant-GPS)是由手机无线通信辅助增强的GPS,改善了GPS的首次定位时间(TTFF,Time To First Fix),在理论上还可以改善定位精度。这就仿佛为发动机进气系统增加了涡轮而提高了发动机输出功率,而称之为涡轮增压发动机一样。
要了解A-GPS的工作原理,必须先了解GPS的一些基本概念。GPS接收装置实现定位的全过程包括两步:首先从GPS卫星的导航电文中接收时钟信息和所在地区的星历等,这一步往往是GPS定位过程中最漫长的,需要几分钟的时间;然后GPS接收装置再根据这些基本信息分析到不同GPS卫星的距离,通过比较到不同卫星的距离差异判断自己的位置。这个完整开机过程称之为冷开机,一般需要2~12分钟。
冷开机成功实现首次定位后,即使短时间关机,并且移动距离不超过100百公里,星历等信息只需要少量更新,因此再次开机时可以缩短第一步的漫长时间,可以在30秒~2分钟左右实现快速定位,这种开机也被称之为暖开机。如果关机后几分钟内重新开机,那么可以完全跳过冷开机的第一步,5~15秒以内就可以实现快速定位,称之为热开机。
了解了GPS实现定位的两个基本步骤及冷开机、暖开机和热开机的概念,A-GPS的概念就容易理解了。具有A-GPS功能的iPAQ 6515号称5秒内实现快速定位,就是使用称之为Quick GPS Connection的软件通过手机GPRS下载到了星历等辅助信息,因此没有冷开机第一步的漫长过程,甚至可以实现热开机的快速定位。准确的描述是:如果iPAQ 6515是在48小时内下载的GPS辅助信息,那么可以实现暖开机;如果是在30分钟内刚刚下载的最新GPS信息,那么可以实现热开机。当然,开机定位时与下载数据时应处于一个地区,否则星历等信息会发生改变,需要重新下载。
当GPS接收装置可以稳定接收3颗以上的GPS卫星信号时可以实现经纬度定位,即可以在电子地图上定位。同一时间和地点可以在地面上同时接收到的GPS卫星最多为8~12颗,卫星的分布随着时间和地点的变化而不断变化。由于GPS信号非常容易受到建筑物、树木、山峦的干扰而接收不正常,只有在视距传输的情况下稳定可靠。因此在建筑物林立的城市中、屏蔽功能比较强的车辆中、山谷中,GPS信号都不好,实现首次定位时间很长,甚至因为不能抄收完整星历信息而不能冷开机实现定位。A-GPS则很好地解决了这一问题,iPAQ 6515通过下载GPS辅助信息避免了一些在信号较弱的地区无法实现定位的情况。
A-GPS实现的前提是需要手机网络提供A-GPS服务,如果所在地区的手机网络不提供这一服务,A-GPS就只能当作普通GPS使用了。目前,中国移动在部分城市开通了A-GPS服务,中国联通支持的是另外一种由高通开发的称之为GPSone的专利标准,不兼容A-GPS。iPAQ 6515开机后,GSM蜂窝网络可以根据手机接入的基站或基站的某个覆盖扇区判断用户的大概位置、时间信息,从而向用户提供这一时间和地点的星历等GPS定位辅助信息。如果GSM网络具有用户所在地区的GPS网络,还可以向A-GPS设备提供差分校正数据等,提高定位精度。
为了能够利用GSM网络提供的辅助定位数据,GPS芯片的底层软件和固件必须能提供相应的功能和接口。因此,并不是所有的GPS芯片都能支持A-GPS,目前使用最广泛的高灵敏度GPS芯片SiRF Ⅲ就还不支持A-GPS。iPAQ 6515使用的何种GPS芯片目前还不清楚。

图:A-GPS利用GPS卫星和手机网络进行定位
iPAQ 6515的A-GPS功能实测
通过实际测试,在没有辅助信息的情况下(48小时没有安装SIM卡),iPAQ 6515的灵敏度并不高。例如在屏蔽性较强的车内前风挡,iPAQ 6515接收信号的强度和稳定性明显弱于使用SiRF Ⅲ芯片和内置螺旋天线的某款GPS设备。

当我们在iPAQ 6515上安装了SIM卡,并通过Quick GPS Connection软件手动下载了GPS辅助信息的更新数据,iPAQ 6515在车内信号较弱的情况下也可以较好追踪GPS信号,并且确实可以实现10秒以内的快速定位。即使包括下载辅助信息的15秒时间,共4个文件(svstatus.txt、lto.dat、downloadtime.txt、ntplist.txt)共30KB左右,首次定位也不足半分钟。在信号较好的情况下iPAQ 6515的定位时间虽然比高灵敏度GPS领先不超过20秒,但是在信号较弱的情况下可以领先数分钟。另外,实现A-GPS辅助信息下载的软件可以设置自动下载,下载频率可以设定,即使30分钟下载一次,每天的下载流量也不超过1MB。中国移动现在每月100元包800MB GPRS流量而且无漫游限制,在经济性上A-GPS完全不会成为负担。而且在即将到来的3G时代,A-GPS的流量和下载速度更加不成问题。A-GPS将成为未来3G手机的重要应用。
与高灵敏度GPS相比,iPAQ 6515的A-GPS最突出的优点就是首次定位时间短。在信号较弱的情况下,iPAQ 6515的A-GPS的定位精度和稳定性不如高灵敏度GPS。至于iPAQ 6515为什么不使用高灵敏度GPS芯片,原因大约来源于两方面,其一是高灵敏度GPS芯片不一定支持A-GPS的辅助信息,其次高灵敏度芯片的功耗相对较高,iPAQ 6515的1200mAh电池在支撑手机和PDA功能以外再无力支撑更高的功耗了。即使如此,iPAQ 6515在使用GPS的情况下也撑不到10个小时,好在为车辆导航时可以使用车载电源。
iPAQ 6515在国内销售时预装了《灵图天行者》4.0版电子地图软件,这是国内较好的导航软件之一。由于电子地图显示的信息丰富程度与显示分辨率有关,iPAQ 6515的240×240分辨率有点低,更适合在城市内进行导航,在长途行驶时由于显示范围过小或者显示精度低而丢掉一些实用信息。
iPAQ 6515作为一款集PDA、手机、GPS于一身的多功能设备,尽管在某些性能方面进行了折衷和取舍,但其功能之强大、应用体验之非凡,足以给我们留下深刻印象。当人在江湖,集成A-GPS的iPAQ 6515绝对是信息时代的随身利器。
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