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1、GPS介绍及在手机中的应用,定义 利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。 简介 GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。要实现以上所有功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素。,3,发展 最初的GPS计划在美国联合计划局的领导下诞生，该方案将24颗卫星放置在
2、互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星，地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样，粗码精度可达100m，精码精度为10m。由于预算压缩，GPS计划不得不减少卫星发射数量，改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上，然而这一方案使得卫星可靠性得不到保障。1988年又进行了最后一次修改：21颗工作星和3颗备用星工作在互成60度的6条轨道上。这也是GPS卫星所使用的工作方式。 GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分，
3、由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面。三是用户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。,4,定位原理 GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到（由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距PR）。当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。可见GPS导航系统卫星部分的作
4、用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个t即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。 GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式。,5,定位方式 GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位
5、）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对定位（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，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。 定位精度 28颗卫星(其中4颗备用)早已升空，分布在6条交点互隔60度的轨道面上，距离地面约20000千米。已经实现单机导航精度约为10米，综合定位的话，精度可达厘米级和毫米级。但民用领域开放的精度约为10米。,定位方式及定位精度,6,移动定位技术,一、基于网络小区定位技术 二、集成GPS 三、辅助GPS（即
6、A-GPS）,基于网络小区定位技术,基本原理： 移动通信网络是由许多像蜂窝一样的小区构成的，每个小区都有自己的编号。 基于网络的小区识别定位技术，根据移动终端所处的蜂窝小区ID号确定用户位置。 这种定位精度取决于移动终端所处蜂窝小区半径的大小，从几百米到几十公里不等，与其它技术相比，该技术精度最低,基于小区网络定位原理图,集成GPS定位需要手机内置GPS模块。 基本原理=GPS原理 利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星组成3个方程式，解算出手机的位置(X,Y,Z) 考虑到卫星时钟与手机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和时钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而
7、得到手机的经纬度和高程,集成GPS,集成GPS定位原理图,辅助GPS,即A-GPS，是网络辅助的全球定位系统。 AGPS定位仍然是基于GPS的。 这种方法实际就是：小区识别定位 + 集成GPS定位 + 远端数据计算 + 网络信息传输,A-GPS定位流程图,定位技术对比,GPS冷启动、热启动、暖启动,冷启动：GPS接收机清空了所有历史信息并重启，然后它尝试定位并锁定卫星，由于没有先前信息，这将花去很长的时间。GPS接收机采用类似于轮询的方法 热启动：GPS接收机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接收机以保存的上述内容为基础获取和计算当前卫星的
8、最新位置。 暖启动：GPS接收机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。GPS接收机重启以后尝试去获得当前卫星和信号并计算其新位置。接收机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。,GPS启动比较和小结,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经管也保存了之前的卫星信息，可视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。,测试注意事项,GPS定位时间标准如下: 需要在空旷地方进行测试，测试机手握方式应正确，根据不同的项目会有所变更 GPS冷启动、北斗混合模式、单GPS：90s 单北斗：2分钟（北斗早上定位时间会好些） AGPS：20s （注意：Google服务器不在国内，AGPS有时定位会出问题，出现问题后请同步用参考机一起验证） GPS热启动、北斗热启动：15s,
