最新GPSONE定位原理介绍.PPT课件

调用GPSONE的方式1—WAP方式
MS终端
LCS客户端
1）WAP服务请求
MPC
用户数据库
2）WAP请求应答，要求确认 3) 同时发出定位请求
4)请求对定位用户鉴权
PDE
6) StartPositioningProcessResponse
8) WAP服务请求位置
7) IS801交互 9）返回定位请求
移动基站定位—CellId
特点： ✓成本低、定位误差受环境影响200米~几公里， ✓在效区或农村基站分布较少地带无法定位或定位误差太大 ✓通过网络侧采集用户当前所在的基站Cell信息以获取用户当前位置 ✓采集的基站信息包括位置更新、呼叫处理、短消息传送等 ✓不需要大规模更换设备，成本低
CDMA三角定位—AFLT
位置计算服务器根据手机信号可以获知手机在与哪些基站联系，并可以查询 到这些基站的经纬度 位置计算服务器利用CDMA终端接收到不同基站发出的信号到达该终端的时 间差，通过定位算法计算经纬度 其他蜂窝电话网络如GSM/GPRS也有类似自定位技术，但由于CDMA是唯一 全网同步（通过GPS）网络，因此定位精度最高。
特点：
• 在定位精度、定位灵敏度、终端 耗电及启动速度方面比传统GPS均 有显著提高。 • 每次定位时间间隔较长（15S） • 网络需要进行改造，增加位置服 务器等设备 • 室内等卫星信号不好的地方依然 无法定位
定位系统根据用户 在网络内所处的小 区或基站，标识终 端位置。终端有可 能在小区内的任何 位置，因此定位精 度完全取决于小区 的大小
GPSONE的特点
定位精度高： 平均定位精度为5 - 50米。
定位灵敏度高：在有CDMA信号覆盖的地方均可定位。且 gpsOne系统的基础设施辅助设备提供了比常 规GPS定位高出20dB的灵敏度。
定位方式多：
采用无线网络辅助GPS定位和CDMA三角运算 定位混合定位模式，农村、郊区通过GPS定位， 室内、地下停车场、高楼林立等GPS定位困难 时采用CDMA三角辅助定位和基站定位。
定位业务定义
定位业务是指通过移动运营商的移动通信网络，采用相关定位技术， 结合GIS系统，通过手机等设备，确定移动用户的实际位置，并以短信、 彩信、WAP、客户端、Web软件等多种方式将位置呈现给用户的增值服务 （Location-basedService，LBS）
✓日本NTT ：i-area ✓中国联通：关爱之星 ✓中国移动：手机地图
5)GEOPOSREQ定位请求 8) geoposreq
调用GPSONE的方式1—WAP方式
1. MS通过WAP方式，并发送服务请求到LCS客户端。 2. LCS客户端通过WAP返回应答，再次向MS确认，同时向MPC发出定位请求 3. MPC向用户数据库发送鉴权信息，检查发起定位的用户及LCS客户端是否被 授权。用户数据库向MPC返回鉴权结果。 4. MPC使用GEOPOSREQ消息向PDE发送定位请求，PDE向MPC发送中间 geoposreq消息，证实它已准备好接受来自MS的MO IS-801消息。 5. MPC向MS发送定位响应StartPositioningProcessResponse，激活MS发起IS801会 话。MPC须将PDE 的IP地址、端口号等告知MS。 6. PDE与MS之间进行IS801消息交互，进行MS位置的计算。PDE在最后一条 IS801消息中返回真实的定位结果。 7. 定位过程完成后，PDE使用geoposreq发送定位结果至MPC，MPC存储目标用 户当前位置信息。 8. MS再次通过WAP向LCS客户端发出服务请求。 9. LCS客户端从MPC获得位置信息后通过WAP返回服务信息给MS，为MS提供 服务。
传统GPS定位方法
差分GPS定位DGPS
GPSONE 混合定位
网络辅助GPS定位AGPS
普通GPS定位
GPS系统由24颗通讯卫星、地面控制平台和用户端GPS终端三部份组成 地面控制平台向卫星播发星历等数据 GPS终端接收卫星信号并进行计算处理，得出经纬度后在电子地图上显示 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。
优点：
• 在城市基站密度较高，在地下停 车场，高架桥下及高楼大厦林立等 GPS定位困难的区域，CDMA三角定 位精度较高。
缺点：
• 在农村或郊外CDMA三角定位因无 线基站稀少精度较差。 • 需要增加位置计算服务器
混合定位—GPSONE
GPSONE = AGPS定位 + CDMA三角定位 + 基站定位
K
T1 geoposreq'
M O IS-801 Session
GPSONE调用方式2—网络方式L1
1. LCS CLIENT通过L1接口向MPC发送定位请求 2 .MPC对LCS CLIENT和目标MS鉴权，对CP和查询发起者进行授权检查。用户数 据库向MPC返回鉴权结果 3. MPC通过专用短信中心向目标MS发送一个MT SMS（移动台终止短消息） Positioning Request定位请求 4. MS向MPC发送StartPositioningProcessRequest消息，同意定位 5. MPC使用GEOPOSREQ消息向定位实体发送定位请求，PDE向MPC返回一个 geoposreq消息，证实它准备接受来自MS的IS-801消息 6. MPC向MS发送一个包含所用PDE地址和端口号的StartPositioningProcessResponse 消息 7. PDE与MS之间交互IS801消息。PDE在最后一条IS801消息中向MS发送真实的位 置结果 8.PDE使用geoposreq消息向移动定位中心返回定位结果 9. MPC通过L1接口向LCS CLIENT返回定位结果
特点：
• 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 终端一身为恶劣的城市中 心、地下停车场等无法进行定位，或定位 误差较大。
• 首次获取位置信息时间较长。
GPS位置算法原理
四个方程式中待测点坐标x、 y、 z 和Vto为未知参数，其中di=c△ti (i=1、2、3、4) di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1—卫星4到接收机之间的距离，△ti (i=1、2、3、4) 分别为卫 星1—卫星4的信号到达接收机所经历的时间。c为GPS信号的传播速度（光速） 四个方程式中各个参数意义如下： x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1—卫星4在t 时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得 Vt i (i=1、2、3、4) 分别为卫星1—卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供，Vto为接收机 的钟差。 由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些
2012年将达到38.24亿元！
蜂窝 天线 定位
定位 技术
卫星 定位
现有的定位技术分类
基于 网络 的定 位
基于 移动 台的 定位
GPS 定位 方法
基于距离 的定位算 法
基于时间 的定位算 法
基于时间 的定位算 法
基站定位方法CELL ID
上行链路信号到达时间差方法U-TDOA 上行链路信号到达时间方法TOA 高级前向链路三角定位方法AFLT 下行链路增强观测时间差方法E-OTD 下行链路空闲周期观测时间差方法
T3 S ta rtP o s itio n in g P ro c e s s R e q u e s t
E
GEOPOSREQ? F
T17
geoposreq' (ack)
G
S ta rtP o s itio n in g P ro c e s s R e s p o n s e H
I
J L1 Location Answer
GPSONE调用方式2—网络方式L1
LCS C lie n t
MPC
U se r/ CP DB
PDE
MS
L1 Location Request A
Authorization Check B
Return Authorization Result C
M T SM S Positioning Request D
GPS定位误差：
• 卫星钟误差、星历误差、大气误差 • 传播延迟误差 • GPS接收机内部误差
辅助GPS定位—AGPS
AGPS手机首先将本身的基站地址通过网络传输到位置服务器 位置服务器根据该手机的大概位置传输与该位置相关的GPS辅助信息到手机 该手机的AGPS模块根据辅助信息有目标的去接收GPS原始信号 手机在接收到GPS原始信号后解调信号，计算手机到卫星的伪距和有关信息 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信息的处理，并估算该手机的位置 位置服务器将该手机的位置通过网络传输到手机或应用平台
信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。
差分GPS定位—DGPS
差分定位，是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置 的方法，即将一台GPS接收机安置在已知坐标的基准站上进行观测。 根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离修正信息，并由基准 站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到 基准站发出的改正数，并对其定位结果进行误差修正。 差分定位通常用于移动物体对于固定位置的精确定位，如飞机与跑道或轮船 与港口等。
GPSONE定位系统组成
Base Station Transmitter 基站
Mobile Station 移动终端
IS-801-1 Messages WARN Messages GPS Data Stream
• MPC：定位流程的控制管理中心
用户鉴权、发起定位会话、短信发送 • PDE：位置计算中心 根据输入信息采用定位算法计算位置 • LCS Clinet：位置业务客户端 数据预处理、用户交互界面
可以
可以
移动基站定位
依赖于呼叫环境， 精度为200米~几公 里（从城市到农村）
不可以
定位时占用
实时占用
定位时占用
极好，在高阻挡环境 中也能可靠定位 低 高
几秒~十几秒
灵敏度较低，有阻档时 性能较差或无法工作
连续跟踪，功耗高
不同的传统模式可靠性 有差异
1秒
很好 低 受环境限制
几秒~十几秒
BSC/MSC 基站控制器 移动交换中心
占用网络资源少：采用触发式定位，高可靠性传输。
终端应用成熟：全球已超过1亿部gpsOne终端（高通公司数 据）。
未来3G网络的主流定位技术。
各种定位技术的比较
精度
全国漫游 占用网络资 源 灵敏度 终端功耗 可靠性
连续定位间 隔
GPSONE
GPS
依赖于呼叫环境，精 依赖于呼叫环境，精度 度为5-50米（从开阔 为5-200米（从开阔天 天空到城市峡谷地带） 空到城市峡谷地带）
美国高通公司将AGPS定位 及CDMA三角定位(基站定位） 功能嵌入到CDMA终端芯片 之中将上述两种定位技术进 行了有机的融合，形成了独 步全球移动定位市场的 gpsOne混合定位技术
GPSONE定位的三种模式：
▪ 辅助模式（MS-ASSITED）— 利用服务器计算位置的混合定位 ▪ 基本模式（MS-BASED）— 抛弃GPS，纯粹的基站定位，需服务器支持 ▪ 独立模式（STANDALONE）— 抛弃基站，纯粹的GPS定位，可不要服务支持 ▪ 上述三种模式可以通过调整手机芯片中API接口函数的输入参数来调整
LCS Client 位置业务客户端
WARN 卫星接收机
GPS基准站
MPC 移动定位中心 PDE
定位实体
用户数据库
PDE内部计算流程
PDE内部的位置定位计算分两步： 初步定位(Pre fix) 1，手机通过测量将服务小区和相邻小区的系统信息和前向导频相位 测量信息报告给位置确定服务器(PDE) 2, PDE根据手机上报的信息确定手机的大致位置 最终定位(Final Fix) 1， PDE根据手机提供的信息计算手机所需的GPS卫星灵敏度辅助数 据并提供给手机 2，手机根据系统提供的辅助信息有目标的进行卫星搜索和测量 3， PDE根据手机的卫星测量信息(PRM)和导频相位测量信息(PPM) 进 行最终位置计算 高通公司的定位算法 高通定位算法的牛X处就在于在极限情况下，他可以根据1颗GPS卫星 信号和1个基站信号计算出较为精确的位置； 如无卫星信号，根据2个基站信号也可以算出较为精确位置；如仅1个 基站信号，则是纯Cell-Id定位了。 上述算法属于高通专利保护范畴，无相关说明材料