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GNSS支持GLONASS/GPS 提供最佳的定位精确度和可靠度

时间:2012-12-20 11:21

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作者:admin

标签: GNSS  GLONASS  gps 

导读:GNSS支持GLONASS/GPS 提供最佳的定位精确度和可靠度-全球导航卫星系统(GNSS)接收机已列为智慧型手机的标准配备。苹果(Apple)的iPhone 4S和三星(Samsung)的Galaxy SIII所内建的GNSS接收机更...

  大部分智慧型手机用户对定位和位置服务的期许为在任何环境之下,智慧型手机都能提供不中断的紧急通报和适地性服务(LBS);在最低的功率消耗和硬体成本之下,提供最佳的定位精确度和可靠度。用户的基本需求可切割成四个领域:

  .首次定位时间

  绝大多数用户期待,当他们想要使用定位和位置服务时,就能立即获得位置资讯,因此首次定位时间(Time to First Fix, TTFF)必须非常的短。传统GPS接收机所定义的TTFF时间已无法满足智慧型手机用户需求,为了将TTFF时间降至最低,智慧型手机必须结合各种定位技术或辅助资讯,以满足用户需求。

  .位置精确度

  定位和位置服务的精确度可以从1公尺到100公尺,基本上,超过100公尺的误差将会大幅降低或者是限制位置服务的应用程度。

  .位置资讯的可得性

  当用户需要位置资讯时,智慧型手机皆能立即提供位置资讯给用户,不管用户是在户外或是室内的环境。

  .位置资讯的可靠度

  智慧型手机所输出的位置资讯可信吗?就算是处在干扰或遮蔽的环境下,智慧型手机所提供的位置资讯可靠度(Integrity)和可重复性,亦必须满足用户需求。

  为满足客户对定位服务的四点要求,次世代慧型手机须具备相对应的技术,以下将一一解说。

  .GNSS接收机定位须支援多卫星系统

  除传统GPS功能外,新世代GNSS接收机须能支援各国卫星系统,例如俄罗斯GLONASS、欧盟伽利略(Galileo)系统、日本准天顶卫星系统(Quasi-Zenith Satellite System, QZSS)和中国大陆的北斗(Compass )系统。

  .手机基地台定位

  传统全球行动通讯系统/整体封包无线电服务/宽频分码多工(GSM/GPRS/WCDMA)系统基地台定位技术,例如利用细胞/小区(Cell/Sector)位置资讯的定位方式、CDMA2000系统所采用的先进上链三角定位(AFLT)、利用网路量测回报的定位(NMR)技术、利用4G长程演进计画(LTE)的观察抵达时间差(OTDOA)的定位技术。

  .MEMS定位

  利用微机电系统(MEMS)的惯性感测器(Inertial Sensor)元件,增强定位精确度和可靠度。

  .其他无线讯号定位

  利用无线区域网路(Wi-Fi)或社群网路(Crowdsourcing)提供定位的服务。

  图1所示为智慧型手机用户对下一世代位置和定位服务的要求,所有的技术都必须向下相容且无缝接轨(Seamless Handover)。

  

  图1 下一代定位和位置服务愿景

  GLONASS成智慧手机标配

  当今智慧型手机内建的GNSS接收机都支援俄罗斯GLONASS系统,以下概述其优点。事实上GLONASS系统并非一套全新布建的卫星导航系统,其已经存在于地球轨道将近20年,但过往针对GLONASS的应用并不普及。最主要的原因在于俄罗斯政府受限于财务压力,因此无法维持GLONASS系统的全面运转,且GLONASS所提供的涵盖率、精确度和可靠度一直以来都令人存疑。

  直到普亭(Vladimir Putin)担任总统的时代,俄罗斯才恢复对GLONASS系统的更新和升级。随着俄罗斯政经环境的改变,GLONASS系统变得愈来愈重要。截至目前为止,总共有二十七颗GLONASS卫星在地球轨道上运行。GLONASS系统提供全球覆盖的能力,同时精确度和可靠度也伴随着新一代的卫星升空,而有显著改善。

  在政治方面的影响,则是普亭一再扬言要对任何进口到俄罗斯的导航产品(包含宣称具有导航功能的智慧型手机)征收处罚性的关税,以强制推行GLONASS系统在终端设备的普及率。2011年4月Qualcomm.html‘ target=’_blank‘》高通(Qualcomm)利用中兴(ZTE)的智慧型手机在普亭(时任俄罗斯总理)面前实际展示利用GLONASS卫星系统来定位,此举更是将GLONASS接收机推升到任何智慧型手机的标准配备。

  适用高纬度地区GLONASS补强GPS讯号接收

  GLONASS卫星位于中地球轨道(Medium Earth Orbit, MEO),距离地球平均海平面高度为19,100公里,比GPS卫星的轨道稍低一些。GLONASS卫星轨道的倾角(卫星轨道面和地球黄道面的夹角)为64.8度,GLONASS实际上是为了高纬度地区所设计的导航卫星系统,因此其高倾角设计有利于高纬度地区卫星讯号的接收。

  在高纬度地区,GPS卫星集中于南方的天空,因此GPS接收机的讯号接收很容易受到天线图状(Pattern)和地形地物的影响,GLONASS和GPS双星系统接收机可以互补使得卫星讯号的接收更为强健。GLONASS共有三个轨道,因此每个轨道上面会有八个平均分布的卫星。GLONASS卫星绕行地球的周期为11小时15分钟。表1为GPS和GLONASS卫星的比较。

  

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