Wspomagany GNSS
Assisted GNSS ( A-GNSS ) to system wspomagający GNSS , który często znacznie poprawia wydajność uruchamiania — tj. czas do pierwszego ustalenia (TTFF) — globalnego systemu nawigacji satelitarnej (GNSS). A-GNSS działa poprzez dostarczanie niezbędnych danych do urządzenia za pośrednictwem sieci radiowej zamiast wolnego łącza satelitarnego, zasadniczo „rozgrzewając” odbiornik do naprawy. W przypadku zastosowania do GPS jest znany jako GPS wspomagany lub GPS rozszerzony (ogólnie w skrócie A-GPS , rzadziej aGPS ). Inne lokalne nazwy to A-GANSS dla Galileo i A-Beidou dla BeiDou.
telefonami komórkowymi obsługującymi GPS , ponieważ jego rozwój został przyspieszony przez wymaganie 911 amerykańskiej FCC , aby udostępnić dane lokalizacji telefonów komórkowych dyspozytorom połączeń alarmowych.
Tło
Każde urządzenie GPS wymaga danych orbitalnych o satelitach , aby obliczyć swoją pozycję. Szybkość transmisji sygnału satelitarnego wynosi tylko 50 bitów/s, więc pobieranie informacji orbitalnych, takich jak efemerydy i almanach bezpośrednio z satelitów, zwykle zajmuje dużo czasu, a jeśli sygnały satelitarne zostaną utracone podczas pozyskiwania tych informacji, są one odrzucane i samodzielny system musi zaczynać od zera. W wyjątkowo słabych warunkach sygnału, na przykład na obszarach miejskich, sygnały satelitarne mogą wykazywać propagację wielościeżkową , w której sygnały przeskakują przez struktury lub są osłabiane przez warunki meteorologiczne lub korony drzew. Niektóre samodzielne nawigatory GPS używane w złych warunkach nie mogą ustalić pozycji z powodu załamania sygnału satelitarnego i muszą czekać na lepszy odbiór satelitarny. Zwykłe urządzenie GPS może potrzebować nawet 12,5 minuty (czas potrzebny na pobranie almanachu GPS i efemeryd ), aby rozwiązać problem i zapewnić prawidłową lokalizację.
Operacja
W A-GPS operator sieci wdraża serwer A-GPS , serwer pamięci podręcznej dla danych GPS. Te serwery A-GPS pobierają informacje orbitalne z satelity i przechowują je w bazie danych. Urządzenie obsługujące A-GPS może łączyć się z tymi serwerami i pobierać te informacje za pomocą nośników radiowych sieci komórkowych, takich jak GSM , CDMA , WCDMA , LTE , a nawet za pomocą innych nośników radiowych, takich jak Wi-Fi lub LoRa . Zwykle szybkość transmisji danych tych nośników jest wysoka, dlatego pobieranie informacji orbitalnych zajmuje mniej czasu. Korzystanie z tego systemu może wiązać się z kosztami dla użytkownika. Do celów rozliczeniowych operatorzy sieci często liczą to jako dostęp do danych , który może kosztować, w zależności od taryfy .
Mówiąc ściślej, funkcje A-GPS zależą głównie od sieci internetowej lub połączenia z dostawcą usług internetowych (lub CNP, w przypadku urządzenia CP/telefonu komórkowego połączonego z usługą transmisji danych operatora sieci komórkowej). Urządzenie mobilne z tylko przednim odbiornikiem radiowym L1 i bez mechanizmu pozyskiwania, śledzenia i pozycjonowania GPS działa tylko wtedy, gdy ma połączenie internetowe z dostawcą usług internetowych/CNP, gdzie ustalanie pozycji jest obliczane poza samym urządzeniem. Nie działa w obszarach bez zasięgu lub łącza internetowego (lub w pobliżu bazowych stacji nadawczo-odbiorczych (BTS), w przypadku obszaru objętego usługą CNP). Bez któregokolwiek z tych zasobów nie może połączyć się z serwerami A-GPS zwykle dostarczanymi przez CNP. Z drugiej strony urządzenie mobilne z chipsetem GPS nie wymaga połączenia transmisji danych w celu przechwytywania i przetwarzania danych GPS w celu określenia pozycji, ponieważ odbiera dane bezpośrednio z satelitów GPS i jest w stanie samodzielnie obliczyć pozycję. Jednak dostępność połączenia transmisji danych może pomóc w poprawie wydajności układu GPS w urządzeniu mobilnym.
Tryby działania
Pomoc dzieli się na dwie kategorie:
- Na podstawie stacji mobilnej (MSB)
- Informacje używane do szybszego pozyskiwania satelitów.
- Może dostarczać dane orbitalne lub almanach dla satelitów GPS do odbiornika GPS, umożliwiając w niektórych przypadkach szybsze namierzenie odbiornika GPS na satelity.
- Sieć może podać dokładny czas.
- Wspomagana stacja mobilna (MSA)
- Obliczanie pozycji przez serwer na podstawie informacji z odbiornika GPS.
- Urządzenie przechwytuje migawkę sygnału GPS wraz z przybliżonym czasem, aby serwer mógł później przetworzyć go na pozycję.
- Serwer pomocniczy ma dobry sygnał satelitarny i dużą moc obliczeniową, dzięki czemu może porównywać przekazywane do niego fragmentaryczne sygnały.
- Dokładne, pomierzone współrzędne wież stacji bazowych pozwalają lepiej poznać lokalne warunki jonosferyczne i inne warunki wpływające na sygnał GPS niż sam odbiornik GPS, umożliwiając dokładniejsze obliczenie pozycji.
Nie każdy serwer A-GNSS zapewnia pracę w trybie MSA ze względu na koszt obliczeniowy i malejącą liczbę terminali mobilnych niezdolnych do wykonywania własnych obliczeń. Serwer SUPL firmy Google to taki, który tego nie robi.
Typowy odbiornik obsługujący A-GPS wykorzystuje połączenie transmisji danych (Internet lub inne) do kontaktowania się z serwerem pomocniczym w celu uzyskania informacji aGPS. Jeśli ma również działający autonomiczny GPS, może korzystać z autonomicznego GPS, który czasami wymaga wolniejszego czasu do pierwszej naprawy , ale nie jest zależny od sieci, dzięki czemu może działać poza zasięgiem sieci i bez ponoszenia opłat za wykorzystanie danych. Niektóre urządzenia A-GPS nie mają możliwości powrotu do samodzielnego lub autonomicznego GPS.
Powiązane technologie
Wiele telefonów komórkowych łączy A-GPS i inne usługi lokalizacyjne, w tym system pozycjonowania Wi-Fi i multilaterację sieci komórkowej , a czasem hybrydowy system pozycjonowania .
GPS o wysokiej czułości to pokrewna technologia, która rozwiązuje niektóre z tych problemów w sposób, który nie wymaga dodatkowej infrastruktury. Jednak w przeciwieństwie do niektórych form A-GPS, GPS o wysokiej czułości nie może zapewnić natychmiastowej lokalizacji, gdy odbiornik GPS był wyłączony przez jakiś czas.
Normy
Protokoły A-GPS są częścią protokołu pozycjonowania zdefiniowanego przez dwie różne organizacje normalizacyjne, 3GPP i Open Mobile Alliance (OMA) .
- Protokół płaszczyzny kontrolnej
- Zdefiniowane przez 3GPP dla różnych generacji systemów telefonii komórkowej. Protokoły te są zdefiniowane dla z komutacją obwodów . Zdefiniowano następujące protokoły pozycjonowania.
- RRLP – zdefiniowany przez 3GPP protokół RRLP (Radio Resource Location Protocol) do obsługi protokołu pozycjonowania w sieciach GSM.
- TIA 801 – rodzina CDMA2000 zdefiniowała ten protokół dla sieci CDMA 2000.
- Protokół pozycji RRC – 3GPP zdefiniował ten protokół jako część standardu RRC dla sieci UMTS .
- LPP – zdefiniowany przez 3GPP protokół pozycjonowania LPP lub LTE dla sieci LTE .
- Protokół płaszczyzny użytkownika
- Zdefiniowany przez OMA do obsługi protokołów pozycjonowania w sieciach z komutacją pakietów . Zdefiniowano trzy generacje protokołu Secure User Plane Location (SUPL), od wersji 1.0 do 3.0.
SUPL
Protokół SUPL (Secure User Plane Location), w przeciwieństwie do swoich odpowiedników płaszczyzny kontrolnej, ograniczonych do sieci komórkowych, działa w infrastrukturze TCP/IP Internetu . Dzięki temu jej zastosowanie wykracza poza pierwotne przeznaczenie urządzeń mobilnych i może być wykorzystywane przez komputery ogólnego przeznaczenia. SUPL 3.0 legitymizuje takie użycie, dodając dodatek do połączeń WLAN i szerokopasmowych.
Akcje zdefiniowane przez SUPL 3.0 obejmują szeroki zakres usług, takich jak geofencing i billing. Funkcje A-GNSS są zdefiniowane w grupie funkcyjnej pozycjonowania SUPL. Obejmuje:
- SUPL Assistance Delivery Function (SADF), która zapewnia podstawowe informacje przesyłane do urządzenia w obu trybach A-GNSS.
- SUPL Reference Retrieval Function (SRRF), która nakazuje serwerowi przygotowanie wyżej wymienionych informacji poprzez odbiór z satelitów.
- Funkcja obliczania pozycji SUPL (SPCF), która pozwala klientowi lub serwerowi zapytać o lokalizację klienta. Lokalizacja generowana przez serwer może wynikać z MSA lub z komórki mobilnej. Jeśli używany jest tryb MSB (oparty na SET), klient zamiast tego zgłasza swoją lokalizację serwerowi.
Specyfika komunikacji jest zdefiniowana w podstandardzie ULP (Userplane Location Protocol) pakietu SUPL. Od grudnia 2018 r. obsługiwane systemy GNSS obejmują GPS, Galileo, GLONASS i BeiDou.