▼GPS定位原理 ▼ @ VS dream world :: 隨意窩 Xuite日誌
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  • 201301041459▼GPS定位原理 ▼

    GPS定位原理

       GPS的基本定位原理是: 衛星不間斷地發送自身的星曆參數和時間資訊,用戶接收到這些資訊後,經過計算求出接收機的三維位置,三維方向以及運動速度和時間資訊。 按定位方式,GPS定位分為單點定位和相對定位(差分定位)。單點定位就是根據一台接收機的觀測資料來確定接收機位置的方式,它只能採用偽距觀測量,可用于車船等的概略導航定位。相對定位(差分定位)是根據兩台以上接收機的觀測資料來確定觀測點之間的相對位置的方法,它既可採用偽距觀測量也可採用相位觀測量,大地測量或工程測量均應採用相位觀測值進行相對定位。目前GPS系統提供的定位精度是優於10,而為得到更高的定位精度,通常採用差分GPS技術: 將一台GPS接收機安置在基準站上進行觀測,根據基準站已知精密座標,計算出基準站到衛星的距離改正數,並由基準站即時將這一資料發送出去。用戶接收機在進行GPS觀測的同時,也接收到基準站發出的改正數,並對其定位結果進行改正,從而提高定位精度。

     

     GPS系統的組成

     GPS由三個獨立的部分組成:

      1 空間部分: 21顆工作衛星,3顆備用衛星,即(21+3GPS星座。 24顆衛星均勻分佈在6個軌道平面內,軌道傾角為55度,各個軌道平面之間相距60度, 即軌道的升交點赤經各相差60度。每個軌道平面內各顆衛星之間的升交角距相差90度, 一軌道平面上的衛星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛星超前30度。 在兩萬公里高空的GPS衛星,當地球對恒星來說自轉一周時,它們繞地球運行二周, 即繞地球一周的時間為12恒星時。這樣,對於地面觀測者來說,每天將提前4分鐘見到同一顆GPS 衛星。位於地平線以上的衛星顆數隨著時間和地點的不同而不同,最少可見到4顆, 最多可見到11顆。在用GPS信號導航定位時,為了結算測站的三維座標,必須觀測4 GPS衛星,稱為定位星座。這4顆衛星在觀測過程中的幾何位置分佈對定位精度有一定的影響。對於某地某時,甚至不能測得精確的點位座標,這種時間段叫做“間隙段”。但這種時間間隙段是很短暫的,並不影響全球絕大多數地方的全天候、高精度、連續即時的定位工作。GPS工作衛星的編號和試驗衛星基本相同。

     

      2 地面支撐系統: 1個主控站,3個注入站,5個監測站。對於導航定位來說,GPS衛星是一動態已知點。星的位置是依據衛星發射的星曆的參數算得的。每顆GPS衛星所播發的星曆描述衛星運行軌道和狀態的各種參數值,是計算衛星暫態位置的依據,是由地面監控系統提供的。衛星上的各種設備是否正常工作,以及衛星是否一直沿著預定軌道運行,都要由地面設備進行監測和控制。地面監控系統的另一重要作用是保持各顆衛星處於同一時間標準——GPS時間系統。這就需要地面站監測各顆衛星的時間,求出鐘差。然後由地面注入站發給衛星,衛星再由導航電文發給用戶設備。


    自我定位:

      實現導航應用的前提是可靠、準確並且連續的定位服務,在外界環境和手機支援的前提下,目前採用高通gpsOne技術的中國聯通定位系統的精度可以達到550,同時,支援gpsOne V2規範的手機,定位頻率可以達到每12秒鐘1次,這種定位精度和定位頻率可以滿足用戶在駕駛車輛時的導航需求,並且獲得準確、穩定的路線導航結果。


     

    支撐平臺

       1 定位平臺: 定位平臺是手機定位後臺系統的核心部分,基於不同的定位技術,定位平臺可以提供的導航服務有很大的差別。在定位技術的發展歷程中,先後產生了基於GPS衛星的定位方案,基於移動通信網路的定位方案(Cell-IDAFLT),混合定位方案(A-GPS)等幾種不同原理的定位技術。gpsOne定位技術,使用來自多個源的輔助資訊的定位解決方案。由於可以提高靈敏度、精度和縮短首次定位時間,一定程度上克服了傳統GPS的局限性。所謂多個源,是包括來自於網路的輔助捕獲資料和來自伺服器的輔助捕獲資料。其中,來自於用戶端的資料基於同步網路提供用戶端的大概位置和當前時間,來自於伺服器的資料提供上空衛星資訊、多普勒頻移和非同步網路的當前時間。AFLT技術,則是利用了CDMA網路全網同步,可以測量相對時延、信號強度等特點,因此能夠獲得更高的定位精度。gpsOne就是融合了GPSAFLT的混合定位技術。

     

    手機導航VS傳統GPS

       1 在遮擋和半遮擋環境中也能定位: 中國聯通採用高通的gpsOne定位技術。gpsOne作為一種A-GPS方案,既採用GPS測量值,又使用基站測量值的混合定位方式。這樣,在密集市區遮擋物多,GPS衛星的定位成功率很難保證的情況下,也仍然可以依靠CDMA基站測量值來完成定位。


       2 開機即可定位: 對於GPS設備,在設備打開後通常需要幾分鐘的時間捕獲GPS衛星信號。而在CDMA網路的幫助下,手機導航可以通過CDMA網路從定位平臺得到輔助資訊,從而實現開機即可定位。

     

       從文中可以看出聯通的手機中如果包含有高通的gpsOne定位技術晶片,就可以實現手機的定位.是否別的移動廠商還有另外的定位技術,有知道的可以貼出來共同瞭解.

    F: http://blog.roodo.com/ziyoutianshi/archives/1980667.html

     

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    Google WiFi 定位的原理

     

    GPS
    衛星定位
    :靠的是環繞在地球四周的數顆衛星發送訊號到地面,交叉連集出所在地的方法。從十幾年前開始出現汽車導航產品,就是使用這種技術。初次定位時常要花上一分鐘以上的時間,這也是目前汽車導航和智慧型手機都有提供的定位方式。當有遮蔽物阻擋來自天空的訊號時就會發生定位的困難。


    A-GPS 定位:靠著事先下載星曆資料,能夠加速上述 GPS
    定位的初次定位速度。由於一般車用導航機都不具備網路連線能力因此無法事先下載星曆資料,所以也都不具備 A-GPS 定位。

     

    手機基地台定位:靠的是偵測到的手機基地台(Cell
    Tower),比對資料庫以及信號強度,交叉連集出所在地的方法。也因為要能夠偵測手機基地台,所以一般車用導航機因不具備手機電話能力而無法提供,幾乎可以說手機基地台定位是智慧型手機或者能夠插手機
    SIM 卡的平板電腦才可以提供的功能。此法尚須有網路連線做資料庫查詢才能完成定位。



    (附近手機基地台真多啊)

     

    WiFi 定位:靠的是偵測附近周圍所有的無線網路基地台 (WiFi Access Point) 的 MAC
    Address (類似 10-78-D2-93-58-C2 這樣的格式),去比對資料庫中該 MAC Address
    的座標,交叉連集出所在地。此法尚須有網路連線做資料庫查詢才能完成定位。

    所以問題來了:這份無線網路基地台 MAC Address 對應到經緯度的資料庫,是怎麼建立起來的呢?

    基礎建設靠的是 Google 街景車。Google
    街景車除了拍下街景以外,另外還做了兩件事情:(訊息來源:Google blog)

     

    1. 沿路蒐集所有公開的無線網路 MAC Address,與當時的經緯度一併記錄。
    2. 根據拍下的街景來建立建築物 3D 模型資料。


    (此效果截至本文刊出時僅能在 Google Android
    手機上看到)

    但資料庫一定會面臨過期與需要更新的問題,這時候全世界有在使用行動裝置 + Google 定位程式的人,等於是在不知不覺中幫忙做這件事情。更新的方法是當
    WiFi 與手機基地台定位或 GPS 定位同時開啟時,手持裝置藉由手機基地台定位或 GPS 定位這兩種方式可以獲得目前的座標,再透過 WiFi 搜尋到附近所有的
    MAC Address,背後向 Google 的資料庫做更新。(訊息來源:Google 員工 Christopher 的公開說法)

    說穿了技術其實不難,但這麼龐大的資料庫,又能夠不痛不癢的號召每個行動裝置幫忙更新維護這份資料庫,大概也只有 Google 做得來了。

     

    知道了原理之後,衍生出來的就是一些隱私權的問題。

    首先就是 Google 蒐集 WiFi 的 MAC Address 資訊合法嗎?德國政府去年對此提出疑慮,而 Google
    認為合法,兩造後來怎麼樣了我懶得去追,反正從技術上來看,MAC Address 在網路上要能夠被查詢到,那麼你與對方之間不能有路由器存在,一旦過了路由器那麼原始
    MAC Address 就會被替換(詳細的原理這邊就不多說了),所以一般人雖然可以用很多方法去找出對方的 IP Address,但對方的 MAC Address
    就沒辦法了,中間經過的路由器太多啦!也就無法利用 MAC Address
    去查對方身處何處。除非將木馬植入對方電腦來回報,且對方有在使用無線網路而且他附近的無線網路基地台有被登記到 Google 資料庫中,那才有機會找到對方所在地附近,但這難度又高條件又多,對警察來說還是用 IP Address
    行文法院與電信業者來找精確的地址最快。

     

    所以回頭來說隱私權,我個人覺得應該是不會,且 WiFi 的 MAC Address 是屬於公開資訊,並非刻意用什麼非法手段才能取得。一般人就算探測到你的
    MAC Address,也不曉得你是誰或什麼人在使用。


    再來就是定位錯誤的問題。

    搬家後其無線網路基地台也跟著移動,那麼以 WiFi
    定位來看自己身在何處,可能會呈現仍然在上一個住所的問題。針對這種因為資料庫尚未被更新而產生的定位錯誤問題,Google 提供了一個無線網路定位錯誤的表格來申請回報,但一如一般 Google
    的服務一樣,這表格並不能保證立即得到回應。想要加速更新資料庫,除了填寫這份表格以外,另外就是自己時常拿行動裝置開著 WiFi + GPS
    定位吧,這是剛才提過的資料庫更新法,總有一天 Google 會因為你與行動裝置的努力而修正過來的。 :P

    回頭看我一開始以為 Google WiFi 定位是靠著 IP Address 來定位,真是大錯特錯了啊!Google 要的只是偵測到 WiFi 基地台的
    MAC Address 就可以,也沒有強調一定要與無線基地台連線,只要打開行動裝置的 WiFi 功能,讓 Google 定位可以藉由 WiFi
    去蒐集附近可偵測的 MAC Address,接著透過 3G 行動上網或此時你真的有 WiFi 連線,就可以去向 Google 資料庫查詢這些 MAC Address 連集起來的可能位置,就這樣完成定位了。


    F.:http://www.dearhoney.idv.tw/?p=1293

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