（四） AGPS辅助定位

AGPS辅助定位

　　AGPS是Assisted Global Positioning System辅助全球定位系统的缩写，是手机开始内置GPS芯片以后发展起来的技术。关于这个名词，国内有些“小伙伴”容易把它与基站定位混淆。 AGPS定位时，必须有GPS模块存在，如果没有GPS模块，这种定位是不起什么作用的。
　　
　　根据定位媒介来分，定位技术基本包含基于GPS的定位和基于蜂窝基站的定位两类。GPS定位以其高精度得到更多的关注，但是其弱点也很明显：一是硬件初始化（首次搜索卫星）时间较长，需要几分钟至十几分钟（比较罕见）；二是GPS卫星信号穿透力弱，容易受到建筑物、树木等的阻挡而影响定位精度。AGPS定位技术通过网络的辅助，成功的解决或缓解了这两个问题。对于辅助网络，有多种可能性，以GSM蜂窝网络为例，一般是通过GPRS网络进行辅助。

　　
　　如上图所示，直接通过GPS信号从GPS获取定位所需的信息，这是传统GPS定位的基本机制。AGPS中，通过蜂窝基站的辅助来解决或缓解上文提到的两个问题。

　　对于第一个问题，首次搜星慢的问题，根据前面的Blog的介绍，我们知道是因为GPS卫星接收器需要进行全频段搜索以寻找GPS卫星而导致的。而在AGPS中，可通过从蜂窝网络下载当前地区的可用卫星信息（包含当地区可用的卫星频段、方位、仰角等信息），从而避免了全频段大范围搜索，使首次搜星速度大大提高，时间由原来的几分钟减小到几秒钟。
　　
　　通俗的来说，就是GPS冷启动时，搜星速度很慢，大约2分钟才能搜到。什么是冷启动呢？就是GPS内的卫星位置信息清空了（比如 ①GPS初次使用 ②GPS电池耗尽 ③关机状态下移动1000公里以上的距离或持续关机超过4小时），此时GPS需要一点一点的搜索卫星信号，二十多颗卫星呢，谁知道头顶上的是哪一颗，挨个搜呗，搜搜南边再搜搜北面……于是搜星速度就很慢很慢了。

　　AGPS就是先利用基站大体定位下你所在的位置，然后通过网络将这个位置发送到服务器，服务器根据这个位置将此时经过你头顶的卫星参数（哪几颗、频率、位置、仰角等信息）反馈给你的手机，你手机的GPS就可以很有目的的去搜索卫星，此时你的搜星速度大大提高，几秒钟就可以定位。
　　
　　对于第二个问题，GPS卫星信号易受干扰的问题，这是由GPS卫星信号本身的性质决定的，我们无法改变。但是APGS中，通过蜂窝基站参考GPS的辅助，或是借助GSM定位中Cell-ID定位（COO定位）方法的辅助，缓解了在GPS信号不良的情况下定位的问题，有效提高了在此情况下的定位精度。
　　
　　接下来介绍一下AGPS的定位流程
　　
　　1.搜索卫星
　　AGPS定位仍然是基于GPS的，因此定位的首要步骤还是先搜索到当前地区的可用GPS卫星。在传统GPS定位中需要全频段搜索以找到可用卫星因而耗时较长，而AGPS通过网络直接下载当前地区的可用卫星信息，从而提高了搜星速度。同时，也减小了设备的电量消耗。

　　如上图所示,AGPS中从定位启动到GPS接收器找到可用卫星的基本流程如下：
　　（1）设备从蜂窝基站获取到当前所在的小区位置（即一次COO定位）。
　　（2）设备通过蜂窝网络将当前蜂窝小区位置传送给网络中的AGPS位置服务器。
　　（3）APGS位置服务器根据当前小区位置查询该区域当前可用的卫星信息（包括卫星的频段、方位、仰角等相关信息），并返回给设备。
　　（4）GPS接收器根据得到的可用卫星信息，可以快速找到当前可用的GPS卫星。
　　
　　至此，GPS接收器已经可正常接收GPS信号，GPS初始化过程结束。AGPS对定位速度的提高就主要体现在此过程中。
　　
　　2.计算位置
　　GPS接收器一旦找到四颗以上的可用卫星，就可以开始接收卫星信号实现定位。接下来的过程根据位置计算所在端的不同，通常有两种方案：在移动设备端进行计算的MS-Based方式和在网络端进行计算的MS-Assisted方式。
　　
　　MS-Based方式中，接下来过程与传统GPS定位完全相同，GPS接收器接收原始GPS信号，解调并进行一定处理，根据处理后的信息进行位置计算，得到最终的位置坐标。
　　
　　MS-Assisted方式中，解调并处理后，接下来的过程如下图所示:

　　（１）设备将处理后的GPS信息（伪距信息）通过蜂窝网络传输给AGPS位置服务器
　　（２）AGPS服务器根据伪距信息，并结合其他途径（蜂窝基站定位、参考GPS定位等）得到的辅助定位信息，计算出最终的位置坐标，返回给设备。

　　在此过程中可以看到，在使用MS-Assisted方式时，由于辅助定位信息的加入，可以取得更高的定位精度；同时，可以很大程度上克服弱GPS信号情况下的无法定位或精度降低的问题；将复杂计算转移到网络端，也可以很大程度上减小设备的电量消耗。
　　

AGPS辅助定位优劣分析

　　与传统GPS定位相比，APGS辅助定位有如下的优势：
　　• 首次搜星速度快
　　• 有效减少设备的电量消耗
　　
　　对于采用MS-Assisted方式的AGPS系统而言，除了以上优势外，还有：
　　• 定位精度更高
　　• 缓解弱GPS信号情况下无法定位或精度降低的问题
　　• 对移动设备的计算能力要求更低
　　
　　当然，AGPS也有一定的限制：
　　• 必须有蜂窝网络（GRRS/EDGE/CDMA等）的支持用以数据传输，对一般用户而言可能需要为此支付一定的数据流量费用
　　• 必须有AGPS位置服务器的支持
　　• 与GPS一样，仍无法完美解决室内（室内GPS信号较弱）定位的问题

　　那么，AGPS消耗流量多吗？不多，每次定位，仅仅十几kb的流量，一旦定位成功，剩下的活儿就交给GPS模块处理，不用消耗流量了。为什么会有流量很多的说法呢？大概是这些小伙伴们没有下载离线地图……
　　
　　所以，AGPS的优势就是搜星定位快，不管怎么启动，秒定。缺点是，必须联网，如果你的机器不能上网，或是手机停机了身边又没有wifi，是没法应用AGPS达到秒定效果的。还有，AGPS是需要特定服务器的，你不要指望把服务器改成www.CCTV.com仍然有秒定的效果。
　　
　　总结一下：AGPS是辅助GPS定位的一种方法，支持GPS，不一定支持AGPS（比如有的古董机器不能上网）。支持AGPS，一定支持GPS，但是这个GPS模块不一定内置在手机里，也有可能是需要额外购买外置蓝牙GPS模块（这种恶心型号是极少极少的，一般标注AGPS基本就是都内置。　　

　　像苹果这种正规的公司，官网参数写的是AGPS和Glonass。什么意思呢？就是内置GPS模块，能辅助定位，并且还支持另一个导航系统Glonass。为什么苹果的AGPS在网上会引起一番讨论呢，因为早期的手机内置GPS芯片成本很高精度也不行，某些厂商就想出了外置GPS模块这种行为，所以像中关村这种IT站参数上就分出了GPS和AGPS来分别特指内置GPS和辅助定位，为的还是卖点。所以，我觉得苹果的标注是最好的。
　　
　　PS：既然GPS有冷启动，就有热启动，什么是热启动呢？就是冷启动搜完星之后它的星历没有丢失，条件如下①上次关机前的位置信息（经纬度，高度）已知（所以在车库内关机下次就一定是冷启动了）； ②当前时间、年历、星历已知（需要实时时钟支持）③距离上次关机时间不超过4小时（时间过长则星历变化了，即以前的卫星看不到了）。