基于以上分析,研制开发车载移动定位终端,依托CDMA(Code Division Multiple Access,码分多址)网络传输平台,与控制中心配合,实现车辆的定位、导航、报警、监控、调度以及其他基于位置的各项增值服务,可广泛应用于出租汽车行业、物流企业、大型企事业单位公务车辆管理及私家车和小型公司车辆,市场潜力巨大。 2 智能导航终端的系统原理及特点 21gpsOne系统简介
采用适当的定位技术获得位置信息是实现对车辆的导航和调度等位置服务的必要前提。本系统的移动定位解决方案,采用了美国高通(QUALCOMM)公司研制开发的gpsOne专利技术。
总体结构到2003年2月止,已有超过1000万部gpsOne终端在日本、韩国和美国投入商用,超过了全球所有制造商的商用GPS终端销量总和,成为世界上使用最广泛的移动定位系统。传统的无线定位技术按照起主导作用的实体所处的位置基本可以分为两大类:基于网络的方案和基于移动台的方案。基于网络的方案需要移动台发出信号并且由多个固定位置的基站接收,通过测量移动台到基站的信号的特征参数,再根据特定的算法判断出被测物体(移动台)的位置。
常用到达角AOA(Angle Of Arrival)和到达时间TOA( Time Of Arrival)等技术。当信号较弱时,这种方案的定位精度会下降,还会受基站的覆盖范围、电波绕射、多径效应等影响。此外,这种方案还需对基站进行改造,增加了额外的升级费用。基于移动台的方案,最典型的是使用全球卫星定位(GPS)系统,由24颗人造卫星和配套的地面站组成。接收机(移动台)只需要接收到三颗卫星的信号,分别测量出到它们的距离,就可以计算出自己的位置。
除了接收机价格昂贵外,这种方案还有较长的“初次捕获时间”或“首次定位时间”TTFF(Time To First Fix),尤其当接收机冷启动工作时,需要十多分钟才能完成对卫星的搜寻。而且,若移动台处于室内、高大植物、建筑物或卫星信号无法覆盖的地方,由于可见的GPS卫星数量较少,定位效果很差,甚至无法完成定位。
尽管网络和GPS都不适合单独作为一套具有商用价值的定位方案,但它们之间可以取长补短。比如在基站覆盖不全的乡村和郊区,GPS接收机却可以搜索到四颗甚至更多的卫星。相反,在密集的城市地区和高大建筑物内,虽然GPS接收机检测不到足够的卫星,但移动台可见的基站却有两个或更多。高通公司借助CDMA网络开发出的gpsOne定位方案,是一种混合的无线辅助全球定位系统(Hybrid AGPS),不仅精度高,而且适用于各种地形,包括室内、密集城市地区和网络覆盖有限的乡村。它综合利用了无线蜂窝网和GPS卫星二者的优势,极大提高了定位方案的可用性、灵敏度和精度,并且甚至只需要一颗卫星和一个基站就可完成定位。
高通的某些CDMA芯片组中已经集成了gpsOne功能。这不仅降低了支持gpsOne功能的移动台的制造成本,也使整个方案部署起来快捷简便,无需对已有的网络设备做昂贵和复杂的改造,更不需要增加新的基站。此外,它遵从工业定位标准,支持漫游,并和已有的GSM网络兼容,最大限度地减少了网络改造开销。 22gpsOne系统定位原理分析
gpsOne的定位过程主要涉及两个活动:信号测量和位置计算。需要收集的待测信号不仅包括GPS卫星群发送的定位信息,还有来自无线网络的定位信息。gpsOne体制本身很灵活,允许在各式网络配置中采用不同的已成熟的无线电定位方法,如源小区COO(CellID Of Origin)技术或高级前向链路三角定位AFLT(Advanced Forward Link Trilateration)技术等。这也正是“无线辅助”和“混合”的含义所在。此外,系统还需要另外两个组成部分:GPS卫星广域参考网络(WARN)和基站位置信息数据库(BSA)。
AGPS的具体工作原理如下:
① 用户(移动台本身或监控中心)发出定位请求,然后移动台将其所在基站ID信息通过无线网络传输到位于网络中位置服务器(也称作定位实体,PDE, Position Determining Entity)。
② 位置服务器根据该移动台的大概位置,通知移动台应该监听哪些与其位置相关的GPS卫星的定位信息(包含GPS的星历和方位俯仰角等)。
③ 移动台根据位置服务器提供的辅助信息(主要用以提升GPS信号的TTFF能力),接收可见的GPS卫星群的原始信号。