(5.4)“GPS+基站”的移动定位业务

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第四节 “GPS＋基站”的移动定位业务
全球卫星定位系统（Global Positioning System，缩写为 GPS）是在卫星导航定位技术 上发展起来的具有全球性、全能性、全天侯性优势的导航定位、定时、测速系统。全球卫星 定位系统 GPS 由三大子系统构成：空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统。 1989 年 2 月 4 日第一颗 GPS 工作卫星发射成功，表明 GPS 系统进入工程建设阶段，到 1993 年底实用的 GPS 网（即 21+3 颗卫星）星座已经建成。 用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的 GPS 卫星 GPS 终端 GPS 数据处 理软件构成。GPS 终端能捕获、跟踪卫星，接收放大 GPS 信号并对信号进行解调和滤波处 理，还原出 GPS 卫星发送的导航电文，解求信号在站星间的传播时间和载波相位差，实时 地获得导航定位数据或采用后处理的方式，获得定位、测速、定时等数据。 普通的 GPS 终端在定位过程中的通信是单向的，即 GPS 终端收到卫星的信号，计算出 经纬度，再查询存储在 GPS 设备中的地图，GPS 终端并不发信息给卫星。因此定位是否准 确除了是否能正确接收卫星信号，正确地计算出经纬度外，还要看 GPS 终端设备内保存的 地图是否准确，是否及时更新，否则，即使获取了正确的经纬度，在地图查询与路径规划的 过程中也可能出错。 GPS 终端要计算出自身当前所在位置的经纬度至少要能收到 4 颗卫星的信号，否则无 法完成定位。GPS 终端的定位实际是就是通过计算终端距不同卫星的距离来完成的：如果 GPS 终端知道它离第一颗卫星的距离， GPS 终端在宇宙中的可能位置就是一个球； 如果 GPS 终端同时知道它离第二颗卫星的距离，GPS 终端可能的位置就是两个球的交线；如果 GPS 终端同时知道它离第三颗卫星的距离，那么 GPS 终端的可能位置就是三个球的两个交点。 那这两个交点到底哪个是真正的位置点呢，很容易判断：一个点在距离地表 10 公里之内， 一个点在距离地表几千公里以外，当然是前者。 第四颗卫星的信号是用于提供时间基准的，有了时间基准，GPS 终端就可以测量从其 他三颗卫星到达 GPS 终端的时间，然后把时间转换成距离。 GPS 终端在计算前进速度的时候，用的是多普勒效应：在扣除卫星相对于 GPS 终端移 动的多普勒效应以后，多出来的部分就是 GPS 终端移动的部分了，把这部分进行计算，就 可以算出 GPS 终端的前进速度了。这种计算方法准确程度可达每小时 0.5 公里。一般这种 情况下 GPS 每一秒钟才算一次速度。
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要求收到 4 颗以上的卫星信 号，才能进行定位。
GPS 定位是单向通信的：GPS 终端收 到卫星的信号，计算出经纬度，再查 询地图。GPS 终端不发信息给卫星。 图5-4-1：GPS通信 目前，全球卫星定位系统已广泛用于军事和民用等众多领域中。GPS 技术按待定点的 状态分为静态定位和动态定位两大类。静态定位是指待定点的位置在观测过程中固定不变， 如 GPS 在大地测量中的应用。动态定位是指待定点在运动载体上，在观测过程中是变化的， 如 GPS 在船舶导航中的应用。静态相对定位的精度一般在几毫米几厘米范围内，动态相对 定位精度一般在几厘米到几米范围内。 目前各运营商都在开发 “GPS＋基站” 的定位业务， 如中国电信推出基于 GPS ONE 的 “位 途通”业务。 “GPS＋基站”的方式弥补了 2 个方面的不足： （1） 卫星信号在室内、隧道等区域很弱，通过移动网络的室内分部系统等得到弥补。 目前多种基于移动网络的定位技术，某些技术能实现在有移动信号的情况下， 终端只收到一颗卫星的信号，甚至终端完全收不到卫星信号也可以完成定位， 终端可以借助基于移动网络与移动终端的定位技术完成经纬度的计算。 （2） GPS 终端与卫星的通信是单向，不利于开展轨迹跟踪等增值业务，通过移动网 络可以实现将位置相关信息传到后台，特别是结合 3G 无线宽带，可以开发出 集成定位、话音、视频、OA 等功能的综合应用 IT 系统。如就导航应用来说， 纯 GPS 技术的导航显示的是预先存入终端的静态地图， 而借助 3G 网络， 可以 实时地将后端服务器采集到的交通道路的流量情况及时反馈给终端， 导航软件 可以结合道路实况来选择最佳路由； 在导航过程中可以配套地给予道路情况的 解说、图片展示等。 当前，进入全业务运营时代的三大运营都将“GPS＋基站”的定位业务作为 3G 的综合 应用产品来开发，充分使用移动、宽带、VPN、多媒体等技术，以应用促发展。
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移动通信网络
不要求收到 4 颗以上的卫星信号 才能定位。
GPS 定位是单向通信的，融合了移 动通信，就可以实现双向通信，轨 迹信息可以及时送到服务器。 图5-4-2： “GPS＋基站”通信模式 下图所示是带 GPS 功能的手机通过卫星完成自身的定位，同时通过 3G 移动网络将位置 信息实时地传送到后台的定位管理平台。定位管理平台实时地将相关信息整理后存入数据 库。使用该定位业务的企业，公司可以通过 Web 页面登录定位管理平台去查看员工的活动 轨迹，并实时或定期地对工作人员进行工作写实、工作分析与作业指导；工作人员可以通过 手机进行工作情况的主动上报，任务接受公司的工作指派与督导。
在地图上显示 员工轨迹曲线
图5-4-3： “GPS＋基站”的轨迹跟踪功能
中国电信推出的“位途通”业务是基于 GPS ONE 技术的。GPS ONE 是一种应用和改善 GPS 技术的方案（备注：手机等定位终端必须带有 GPS ONE 模块才能享受该服务） ，又称 为辅助 GPS（Assistant GPS）定位技术。GPS ONE 移动定位技术，结合了 GPS 卫星信号和 CDMA 网络信号进行混合定位。在终端能够接收到 GPS 卫星信号时采用 GPS 定位方式，当 终端在室内或者接受卫星信号不好的环境时采用 CDMA 基站接收的辅助 GPS 卫星信号实现
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