Tuesday, November 07, 2006

GPS才是3G“杀手级应用”


GPS才是3G“杀手级应用”


多年以来,视频一直都被认为是3G手机的“杀手级应用”。然后日前In-Stat发布的市场调研报告显示,现有和潜在的3G用户对高质量地图和导航服务更 感兴趣。但是想要获取这块市场,3G运营商面临迅速扩充兼容GPS功能手机的难题。In-Stat分析师David Chamberlain表示:“对于3G运营商来说,扩大具备GPS功能和辅助GPS(A-GPS)系统的手机数量是一个重要步骤。”

此外,In-Stat发布了一项基于1,000多名手机用户的调查报告“3G和移动多媒体”。报告显示,当前的3G用户对于服务十分关心,相比之下,其他 客户对需要额外付费的应用表示不满。客户对3G的认识不是特别强,有超过一半表示不知道他们的运营商是否提供3G服务。几乎一半受访者表示,为了获得3G 服务将考虑转换运营商,这个数字非常高。

对此,调研公司ABI Research指出,GSM手机提供GPS服务已经有一年多,但是2007年可能是具有决定性意义的一年。根据该机构新发布的研究报告,2008年底之前,25%的WCDMA手机将提供GPS功能。

首席分析师Alan Varghese表示有四个重要原因,“引发销售商提供GPS的第一个因素是制度,即在某些地区需要强制提供紧急呼叫;第二是竞争,CDMA运营商从 2002年开始在手机中集成GPS,已经提供了多年的定位服务;第三是经济因素,运营商一直在寻找增加每用户数据服务费用的途径,以补偿他们支付的高昂 3G频谱许可费用;最后,消费者对于便携式导航和其它应用的需求。” 所有这些因素,以及增加准确性的要求和现有网络定位技术在即将来临的3G和WCDMA手机标准中运行不佳,促使将GPS芯片内置到手机中。

ABI Research认为GSM运营商在2007年将发布规格询价单(RFQ),而手机OEM厂商将开始选择供应商和芯片集成。预计到2008年底之前,所有 3G手机中四分之一将包括GPS芯片,而芯片组的平均价格预计将下滑至2.70美元。Varghese注意到,“过去几年,SiRF已经在GPS芯片市场 中连续处于领导地位。但在手机领域,Atmel、u-blox、Global Locate、GloNav、Nemerix、德州仪器和u-Nav将很快跟上步伐。” 相关专题:GPS

分析師:地圖與導航功能才是手機新「殺手級應用」



分析師:地圖與導航功能才是手機新「殺手級應用」
上網時間: 2006年10月23日

多年以來,視訊一直都被認為是3G手機的“殺手級應用”;然而根據市場研究公司In-Stat所發表的報告,現有和潛在的3G用戶對高品質地圖和導航服務更感興趣。但是想要獲取這塊市場,3G廠商面臨迅速擴充相容GPS功能手機的難題。

In-Stat分析師David Chamberlain表示:「對於3G廠商來說,擴大具備GPS功能和輔助GPS (A-GPS)系統的手機數量是一個重要步驟。」而另一家市場研究機構ABI Research則指出,GSM手機提供GPS服務已經有一年多,但是2007年可能是具有決定性意義的一年。根據該機構新發佈的研究報告,2008年底之前,25%的WCDMA手機將提供GPS功能。

ABI Research首席分析師Alan Varghese表示有四個重要原因:「引發銷售商提供GPS的第一個因素是制度,即在某些地區需要強制提供緊急呼叫;第二是競爭,CDMA廠商從 2002年開始在手機中整合GPS,已經提供了多年的定位元服務;第三是經濟因素,廠商一直在尋找增加每用戶數據服務費用的途徑,以補償他們支付的高昂 3G頻譜許可費用;最後,消費者對於可攜式導航和其它應用的需求。」

以上這些因素與增加準確性的要求,以及現有網路定位技術在即將來臨的3G和WCDMA手機標準中執行不佳,促使將GPS晶片內建到手機 中。ABI Research認為,GSM廠商在2007年將發佈規格詢價單(RFQ),而手機OEM廠商將開始選擇供應商和晶片整合。預計到2008年底之前,所有 3G手機中四分之一將包括GPS晶片,而晶片組的平均價格預計將下滑至2.70美元。Varghese注意到:「過去幾年,SiRF已經在GPS晶片市場 中連續處於領導地位。但在手機領域,Atmel、u-blox、Global Locate、GloNav、Nemerix、德州儀器(TI)和u-Nav將很快跟上步伐。」


此文章源自《電子工程專輯》網站:
http://www.eettaiwan.com/ART_8800438763_675327_94dbde6c200610.HTM http://www.eettaiwan.com/ART_8800438763_675327_94dbde6c200610.HTM

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傳致伸獲諾基亞GPS訂單 首批出貨6萬台 純PND不含手機 手機大廠讓GPS廠膽戰心驚

傳致伸獲諾基亞GPS訂單 首批出貨6萬台 純PND不含手機 手機大廠讓GPS廠膽戰心驚

手機大廠諾基亞(Nokia)繼購併地圖引擎(Map Engine)業者Gate5後,近期又宣佈將推出不含手機功能的車用可攜式導航裝置(PND)330,據相關供應商透露,諾基亞藍芽接收器長期合作夥伴 致伸(2336)將負責該款產品的製造,首批出貨量預計為6萬台;諾基亞芬蘭總公司表示不做任何評論,而致伸亦表示無法評論與客戶之間的訂單狀況,僅指出 公司耕耘GPS相關技術已有一段時間,近期正積極爭取合作廠商,並看好GPS市場未來成長表現。

據知情業界人士透露,諾基亞醞釀推出不含手機功能的GPS產品已有一段時間,繼先前的GPS手 機N95後,立即推出1款外型酷似近期微軟(Microsoft)推出的超迷你型電腦(UMPC)、採用4吋面板的Wi-Fi無線上網手機 (Internet Tablet)770,而新款純PND Nokia 330與仍在醞釀的880可能為770的後續產品,第一批產品的出貨量預計為6萬台,但目標市場並非GPS手機,而是個人娛樂導航裝置,與樂金電子(LG Electronics)代工的惠普(HP)iPAQ rx5915 Travel Companion、神達(2315)旗下宇達電通(Mio)的H610及緯創操刀的宏碁(2353)E310定位近似。

Nokia 330將採用3.5吋面板,內建瑟孚(SiRF)第三代GPS晶片,與770一樣採用Linux作業系統,而其地圖引擎供應商並非甫被諾基亞收購的Gate5,而是先前的導航軟體合作夥伴Route 66,主要功能為導航、照片瀏覽、電影與音樂檔案播放,同時可能包含Wi-Fi無線上網與網路電話(VoIP)通訊功能;先前諾基亞GPS手機N95採用Tele Atlas提供的圖資,內建上百個國家的地圖,因此預計新款330將具備同樣的地圖資訊,但在個人導航相關內容上將有所加強。

 相關GPS業者認為,致伸過去與諾基亞在藍芽接收器與GPS接收器方面有長期合作關係,此次接下PND訂單並不令人感到意外,致伸發言管道則低調表示無法評論與客戶合作的詳細狀況,雖然其耕耘GPS相關技術有一段時間,卻以GPS接收器與其他手機週邊產品為主,PND產品是2006年第三季底才開始出貨,但長期而言,公司仍看好GPS市場發展。

 值得注意的是,先前GPS業界認為手機業者若跨入GPS導航,產品發展方向將以911人身安全、定位追蹤應用為主,或是單純的手機搭售GPS接收器與相關軟體,加強智慧型手機與PDA手機的賣點,不至於影響車用PND市場,但近期諾基亞大動作收購GPS軟體供應商,短期內推出數款GPS導航產品,著實讓許多GPS業者膽戰心驚。GPS業者指出,手機業者若能強化在短期內A-GPS應用,再與電信業者合作提供相關定址服務(LocationBased Services;LBS)的情況下,要取代中低階車用PND市場、
消費性GPS產品或剛興起的個人隨身導航市場,皆是易如反掌,預計對非TomTom、Garmin或Magellan等一線品牌的PND業者將造成莫大衝擊。

CeBIT 2006特別報導


GPS火紅 「3P」個人特殊應用成新寵
整合PMP與MP3等功能 帶動龐大週邊商機

繼數位平面電視、MP3播放器後,衛星導航系統(GPS)可說是近1、2年最火紅的產品,在本屆CeBIT規劃的車用展館內,各家參展廠商無不卯足全力展 示全系列的產品,不過,迥異於以往偏重在汽車用的市場,結合PMP與MP3等功能、強調個人或特殊運用領域的產品,成為會場展出的重點。

 若說2004、2005年CeBIT展場中,MP3播放器、PMP等可攜式產品是業者展出的熱門明星產品之一,無疑地,GPS可說是2006年CeBIT最火熱的產品,可從會場業者幾乎人手一機,看出GPS的熱況。

  不過,相較於2005年GPS主要行銷訴求是汽車用市場,2006年開始出現比較大的轉變,看好個人可攜GPS的市場需求潛力,業者亦針對不同市場需求開 發多款產品,例如神達(2315)推出的H610,功能整合了PDA、PMP與GPS,主打年輕族群;此外,也有業者針對摩托車族群推出多款GPS, GPS逐漸由汽車市場融入一般消費者等特殊利基型市場,而在眾多廠商投入下,GPS零售價亦由新台幣1萬~2萬元,下降至8,000~1.5萬元。

 看好GPS所衍生出的龐大週邊商機,從背包、附件與電子地圖等,雖然週邊配件進入門檻較低,不過,從蘋果電腦(Apple)iPod系列衍生出的週邊商機發展模式來看,亦有不少業者投入開發產品,例如推出內建歐洲28國地圖的SD卡等,可讓消費者暢行無阻。

 此外,可攜式DVD播放機亦為業者展出的項目之一,內建DVB-H可收看數位電視節目,面板尺寸從5~10.2吋不等,也是本屆CeBIT車用電子產品的焦點之一。

 圖說:誰說衛星導航系統只能在車上使用,神達推出個人隨身攜帶GPS(H610),讓消費者可以走到任何地方不至於迷路,同時可享受MP3音樂、PMP等功能亦可換殼,強調個性化造型,預計2006年第二季量產出貨,零售價約299歐元。(許金池攝影)

 圖說:GPS可說是2006年車用電子最熱門產品之一,所有參展廠商均展出一系列琳瑯滿目的產品,擺設1台名車是最能凸顯攤位特色、迅速招攬參訪者的手法之一。(許金池攝影)

 圖說:雖然汽車用GPS仍是廠商推廣的熱門產品,但是已有廠商瞄準龐大的機車族群推出產品,強調防風、防水等功能,以滿足機車騎士的需求。(許金池攝影)

  圖說:三星電子(Samsung Electronics)展出車用設計系統(Car Creating system),消費者可以透過此一系統,選擇所選購車子的內裝、外表等,並透過電腦模擬印出宣傳DM,消費者不用等交車才能看到自己選購的車子,相當人 性化。(許金池攝影)












Monday, November 06, 2006

手機內建 GPS 國產領先全球

手機內建 GPS 國產領先全球馮景青/台北報導
智慧型手機內建GPS衛星定位導航接收器,國產品牌多普達、倚天領先全球推出,搭配內建電子地圖,可以輕鬆的找到正確的道路,即使在陌生的城市旅行也不再擔心走錯路。
多普達產品行銷經理謝禮安指出,未來GPS內建,將成為智慧型手機的基本配備,就有如照相機、MP3播放器一般,已經成為高階手機的基本配備。
此外,多普達與倚天的新款手機都採用超薄設計,不到2公分,搭配2.8吋液晶螢幕,具時尚感,擺脫過去PDA的笨重印象。還有WiFi功能,隨時隨地可以在熱點上網,搶搭目前最熱門Web 2.0互動與GPS定位導航風潮。
多普達昨發表GPS手機P800W還整合拍照與GPS定位,具有「相片導航」功能,透過內建的拍照定位,可將GPS定位座標記錄在照片中,並將定位後的照片存於特定的資料夾方便管理。只要一個按鈕可輕鬆將定位後的照片傳給好友或上傳至多普達景點分享網路平台NaviGuide(將於12月上線),與更多的網友分享,未來持用P800W的使用者下載景點照片,立即可規劃出前往的路線。
P800W內建200萬畫素相機,霧面鐵灰色金屬嵌面,具「軌跡球滑鼠」與「360度滾輪」設計,可以一手操作。此外,內建20組FM頻道及模擬真人發音的電子辭典、無線WiFi與藍芽連接,重128克,售價2萬3900元。
倚天為搶攻消費性智慧型手機市場,推出好聽好唸的glofiish(小而美的發光魚)為品牌,X500則是golfiish的第一款手機,具有持續通話7小時、待機200小時的電力,最大特色是內建GPS PaPaGo!衛星定位導航與MeTravel旅遊資訊管理,讓使用者由景點電子書呼叫地圖導航,或是由地圖匯出地標資訊至景點。
4頻機X500還內建WiFi,可透過即時通訊軟體MSN或Skype與親友隨時聯繫,即時在海外也可享受低價通訊費率。採用微軟Mobile 5.0作業軟體,內建2百萬畫素相機,重約146克,售價2萬1500元。

GPS導航,神達衝上世界第四

GPS導航,神達衝上世界第四

撰文-陳世耀,攝影-莊正原
2005年8月 e天下雜誌

曾讓MiTAC品牌聲名大噪,後來因虧損黯然結束自有品牌的神達,現在重新專攻具有衛星定位功能PDA產品的Mio品牌,Mio成功在今年躋身全球第四大PDA廠,神達股價更創下3年來新高。神達如何東山再起?再現輝煌戰績的關鍵又是什麼?


今年3月起,神達電腦有如吃下大力丸般,不但躍升全球第四大PDA(個人數位助理)製造商,公司股價還創下3年來新高,3個月內漲幅就高達80%。是吃了什麼大力丸,讓神達表現這麼亮眼?

答案是:GPS(全球衛星定位系統)。

最 近打開國外許多報章雜誌,不論是科技流行雜誌《Wired》、或是英國大報《太陽報》(The Sunday Times)報導衛星導航GPS相關新聞時,可以在不少出現的產品和圖片中,看見「Mio」品牌出現。Mio是神達手持式行動裝置產品的自有品牌,也是全 世界第一個將GPS內建在PDA上的品牌。

搭上全球GPS需求大幅成長的便車,雖然GPS已是20年前的老技術,但結合PDA後產生的新應用,讓神達不但上半年每股稅後純益(EPS)突破2元大關,超越財測目標的27%,相較於去年同期更成長1.47倍。

而神達GPS部門的營收,更在5、6月份佔整體公司營收的3成以上,遠高於以往的2成左右。

這 樣亮麗成績的背後,不是賭對市場就一蹴可及,而是近10年細火慢熬的結果。其實Mio並不是神達第一個自創品牌,早在1985年的時候,神達就推出 「MiTAC」自有品牌,當時神達的營收有6成來自品牌,4成是代工。「神達本身做品牌已經很久了,」神達電腦總經理何繼武回憶,當時自有品牌的電腦相關 產品,還頗具知名度。

不過,高科技產業變化的速度,終究讓人無法預期。1992年康柏電腦開始大降價,讓許多做電腦品牌的系統廠商開始虧損,神達自然也無法置身事外。

組織過大,來不及快速反應市場

「整個供應鏈太長了,無法反應市場的變化,」何繼武表示,當時在台灣製造生產,再送到海外通路商倉庫的銷售模式,根本無法有效管理,而且也無法快速反應市場的需求。

連續在1992~1993年間出現虧損的神達,開始產生生存的危機。當時神達決定先收掉品牌,專心重建代工合作業務。「先求生存,別好高騖遠,」何繼武回憶當時收掉品牌的心情。

1995年,神達開始和康柏電腦合作,重新在最根本的代工業務上提供全球維運服務,並且提供不同價值的產品給客戶。

而 當時品牌的失敗經驗,也讓神達真正體驗到,不斷在內部創業和創新的重要性。「高科技產業變化太多,組織大反應就會慢,」何繼武表示,高科技業本身反應要 快,才能夠符合客戶的需求。不過在大組織裡,一個創新往往需要經過各單位允許才能執行,因此就會出現在業務、行銷、研發等各階段,執行和戰鬥力不夠快的問 題,無法快速反應市場的需求。

重新站穩腳步後的神達,還是認為在後PC時代的浪潮下,需要找出新的競爭能力。神達電腦在1996年成立新部門「新視訊媒體事業部」(行動通訊事業體前身),開始尋找創新產品。

何繼武表示,當時的部門主要是以「All in one」整合性的電腦產品研發為主,例如將主機和螢幕整合在一起的「螢幕電腦」,或是將LCD和使用者介面整合。不過,後來All in one的產品,卻因為市場接受度不高而沒有量產。

而接下來網路科技的起飛、頻寬的加大,讓何繼武看見數位化將是改變人類生活型態的重要關鍵,也讓神達預見手持式行動裝置市場的曙光,決定以「Mio」(義大利文,意指「我的」),再戰自有品牌。

「代工和品牌本身就是一種衝突,」何繼武認為,做代工就要專心把代工做好,一旦要做品牌,就只好從一個全新的東西開始。而他口中的全新東西,正是手持式行動裝置。

老技術新應用,GPS PDA出頭天

老 技術結合新應用,找到利基型市場的神達開始向前衝。2002年,Mio推出第一款純PDA後,在2003年底,推出第一款在PDA上內建GPS的產品。何 繼武回憶,當初神達在比利時的分公司,在回報市場的接受度時表示,當時歐洲的語言和道路系統並不是十分清楚,如果能在攜帶方便的PDA機身上,加入GPS 功能的話,對消費者的生活很有助益,也會有更多新的可能。

根據市調機構ABI的報告,今年全球GPS設備市場約有168~183億美元的規模,較前年成長2成以上,預計明年全球GPS產值就可以突破200億美元大關。而神達的GPS產品(自有品牌加上代工),也將從去年熱賣近百萬台,到今年預估可以賣出200萬台的好成績。

差異化是勝出的關鍵。「Mio是在PDA的基礎上,加入了GPS一個好的新應用,」工研院IEK產業分析師陳豫德分析,Mio能在PDA商場上大受歡迎,GPS帶來的附加價值是差異化的重要關鍵。

「硬」底子+「軟」功夫,創造差異化

神達擁有專業製造代工的硬底子,讓Mio省卻不少重頭開始的力氣。「至少省下1年的功夫,」何繼武表示,內部新創事業可以共享集團資源,省卻重頭開始基礎建設的1年。「如果外面新創公司要3年才會成功,我們可能只要2年。」

今年年初,Mio搭配神達快速反應市場的製造能力與經驗,不但抓緊許多快速起飛的新興市場,還以第一名姿態打入南韓的GPS市場,並和南韓LG集團旗下的通路公司LGI合作,希望創造30萬台自有品牌的銷售量。

LGI總公司IT事業群副總經理曹丙祥表示,之所以會和神達合作,就是看重神達的產品能夠快速反應市場需求(time to market),和有競爭力的價格。

不光是「硬」底子,還要加上「軟」功夫,才能讓GPS產品有所不同。神達電腦行動通訊事業體總經理兼宇達電通總經理王聖 表示,GPS在初期還只是一個利基型產品,屬於小眾市場。他表示,GPS目前還不像電腦一樣標準化,連各家的地圖、使用者介面也都不一樣,「未來誰能夠提供獨特的附加價值,就能讓產品產生差異化。」

地圖資訊,成為GPS決勝點

「資訊,會是未來的決勝關鍵,」王聖 一語道破,未來GPS產品不再是比硬體的製造能力,而是在軟體內容中資訊能力的比賽。

精準的地圖,成為資訊戰的關鍵。王聖 表示,即使衛星訊號能夠精準地傳到使用者手上的裝置,可是接受器內建地圖標示不精準的話也沒用。

但地圖的精準度,往往會受到不同國家的控管。比方說,在態度比較開放的歐盟,預估明年底可以精準到1公尺左右。不過要在蘇聯賣這個產品,則是要刻意在地圖內加入正負100公尺的誤差;在中國管制更嚴,明明在中南海上有棟大房子,在地圖上則完全不能標示,得當作不存在。

結合旅遊資訊,則可開創衛星導航硬體新價值。神達電腦行動通訊事業體總經理王聖 表示,Mio不只是衛星導航、電子地圖而已,更要創造新的服務價值。

比 方說,神達創造了擁有2,000多個旅遊點的iGOGO旅遊指南電子書。透過神達公司內部專門的團隊,每個人手上帶著厚厚的地圖導覽,到處都去現場勘查, 隨時加入地圖上沒有的民宿、溫泉、加油站等相關旅遊資訊,消費者也可以隨時更新資訊,讓地圖結合旅遊,創造硬體的新價值。未來,王聖 透露,Mio還希望能夠輸入戶藉地址,或是電話號碼時,就可以開始導航,提供更便捷的移動新價值。

軟體加持硬體,跳脫以往殺價思維

「軟硬體有效的結合,將會創造顧客更好的服務價值,」政治大學商學院院長吳思華認為,將台灣資訊硬體製造能力,結合數位內容的創意,競爭不再只是淪為硬體之間的殺價動作,而是進而創造更有價值和差異化的產品。

在消費性電子時代下,不光是企業內部製造思維的轉換,更要從消費者需求出發。針對不同地區消費者的需求,Mio已經發展出多達10款左右的GPS PDA,其中還有包含硬碟版的PDA。

「連GPS天線的設計,都要注意到消費者的使用習慣,」王聖 表示,多數GPS產品的天線需要翻開使用,但在英國就設計一款GPS天線是無方向式的,不論使用者的方向為何都可以使用。

當 從製造的思維,轉換到服務消費者的思維時,管理者又該如何凝聚內部共識,避面造成資源的衝突呢?神達的做法是,將公司內部研發的手機或PDA產品,發給各 單位的主管和幹部使用,除了讓大家能給予新產品意見,還能讓大家了解彼此在做什麼,凝聚共識,使內部一起看見未來的需求和方向。

「做新事業的人一定要有夢想,」何繼武認為,除了持續逐夢外,還要能得到肯定與認同。他認為,內部創業的好處就是,「讓公司從不同領域成長,了解不同顧客的需求,擁有更寬廣的思維空間。」

藉由做不同生意,服務不同客戶的過程中,神達發展出服務不同客戶的新思維。從代工到品牌經營、硬體製造到軟體資訊,在新事業體和製造體系中不斷激盪的神達電腦,給大多數以硬體製造為主的高科技業,開啟了另一扇可能的窗。

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GPS教室 --Garmin




GPS教室 --Garmin

全球衛星定位系統(Global Positioning System,GPS)是由美國政府所發展,整個系統約分成下列三個部份:

1.太空衛星部份:由 24 顆繞極衛星所組成,分成六個軌道,運行於約 20200公里的高空,繞行地球一周約12小時。每個衛星均持續著發射載 有衛星軌道資料及時間的無線電波,提供地球上的各種接收機來應用。

2.地面管制部份:這是為了追蹤及控制上述衛星運轉,所設置的地面 管制站,主要工作為負責修正與維護每個衛星能保持正常運轉的各項參 數資料,以確保每個衛星都能提供正確的訊息給使用者接收機來接收。

3.使用者接收機:追蹤所有的 GPS衛星,並即時地計算出接收機所在 位置的座標、移動速度及時間,GARMIN GPS 即屬於此部份。


我 們一般民間所能擁有及應用的,就是第三部份。計算原理為:每個太空衛星在運行時,任一時刻都有一個座標值來代表其位置所在(已知值),接收機所在的位置座 標為未知值,而太空衛星的訊息在傳送過程中,所需耗費的時間,可經由比對衛星時鐘與接收機內的時鐘計算之,將此時間差值乘以電波傳送速度(一般定為光 速),就可計算出太空衛星與使用者接收機間的距離,如此就可依三角向量關係來列出一個相關的方程式。

一般我們使用的接收機就是依上述原理來計算出所在位置的座標資料,每接收到一顆衛星就可列出一個相關的方程式,因此在至少收到三衛星後,即可計算出平面座標(經緯度)值,收到四顆則加上高程值,五顆以上更可提高準確度,這就是 GPS的基本定位原理。一般來說,使用者接收機每一秒鐘的座標資料都是最新的,也就是說接收機會自動不斷地接收衛星訊息,並即時地計算其所在位置的座標資料,如此使用者便不需擔心是否接收機顯示的資料太舊或是不準確了。

由於衛星是處在相當高的運行軌道上,其傳送的訊號是相當的微弱,因此它不像一般通訊無線電或大哥大等可在室內使用或收到訊號,在使用時需注意下列事項:

1.需在室外及天空開闊度較佳之地方才能使用,否則若大部份之衛星信號被建築物、金屬遮蓋物、濃密樹林等所阻擋,接收機將無法獲得足夠的衛星訊息來計算出所在位置之座標。

2.請勿在具 1.57 GHz 左右之強電波環境下使用,因此環境易將衛星訊號遮蓋掉,造成接收機無法獲得足夠的衛星訊息來計算出所在位置之座標,尤其是高壓電塔下方。

3.單純 GPS 所計算出的高程值,並非是我們一般所說的海拔高度及氣壓計量測的飛行高度,原因在於所使用的海平面基準點不同,因此在使用時請務必注意此點。

GPS 的基本應用就是導航與定位,定位方面在上文已描述過,而導航方面就是利用所求出的定位資料來計算。接收機所計算出的任何時刻座標資料,在GPS 裏我們都稱為一個航點(WAYPOINT),也就是說每個航點所表示的就是一個座標值,比較重要的航點,我們就可以把它儲存在接收機內,並編上一個名字,讓我們可以辨別。

由於在地球表面上的任何位置,都以不同的座標值來表示,因此只要知道兩個不同航點的座標資料,接收機就可馬上計算出兩個航點間的直線距離、相對方位及航行速度,這就是 GPS 接收機導航資料的來源。

例如:目前我們在基隆港,希望往北行駛,第一個目的地是釣魚台,第二個目的地是琉球為終站;從起點至終點,每站就都是一個航點,航點與航點間的行程稱為航 段(LEG),從起點依序經過各點至終點琉球等,整個行程我們稱之為一條航線或是一條路徑(ROUTE),圖示如下:

(航點)
航段
(航點)
航段
(航點)
基隆港
釣魚台
琉球

全程稱為:Route

我們只要事先將各點的座標資料(利用地圖或查詢相關資料)輸入GPS接收機內,我們就可建立許多航點資料,要使用時候將其叫出,利用 GPS接收機的導航功能做各航段間的導航。而當進行導航時,為使我們的行進方向不致於偏移太多,有些 GPS 提供了航線寬度─ CDI的設定功能,只要我們行進時偏離我們所設定的航線寬度限制,GPS 就會自動提示我們,這就是CDI的作用。由此可知,要利用 GPS 做導航功能,最基本的就是先建立航點的資料,然後儲存在接收機內,如此不管是要做航點與航點間的導航,或是要編輯一條航線,就可直接利用記憶體內的航點資 料了,也可以說〞航點〞是GPS 接收機導航功能所需最基本的資料了。

想知道更多嗎?
更多關於GPS的原理和詳細資料,請連結到GPS使用手冊




車用影音與GPS技術發展及應用(1)
GPS技術如何精益求精?
(郭長祐/DigiTimes.com)2006/08/14

許 多人認為GPS的雜訊(Selective Availability;SA)解除了,GPS就從此沒有分別了,但答案恰恰相反,SA解除後民用與軍用的精度依然有差距,且民間對定位技術的運用方式 與軍方大有不同,如此使得各種強化、提升GPS的技術方案紛紛被提出。到底GPS有哪些強化與提升技術?本文以下將對此逐一瞭解與探究。

 附註:GPS完整且正式的名稱是NAVSTAR GPS(Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System)。



 ■第二、三、四波段的計畫

 多數人都知道美國國防部為了建構GPS的全球定位網,至少發射了24枚的衛星上太空,其中21枚立即投入運作,3枚待備運用,且每年的系統維護費用高達4億美元,但其實之後也陸續有新的衛星被發射升空。

 


▲:正在運行軌道上的GPS定位衛星。(圖片來源:美國太空總署(NASA))



 去(2005)年美國開始發射新一代的GPS衛星,新一代的衛星正式提供第二個民用波段:L2C,這不僅是民間可用的波段數增加,且新衛星與新波段的精度、穩定性都比過往更理想,此外新衛星也提供更佳的軍用支援能力,然而這方面只對美國軍方有益。

 不過,要讓新一代的衛星完全取代舊衛星還需要數年的時間,眼前已升空的新衛星尚無法達到完整的地球覆蓋率,往後的數年必須持續發射更多顆的新衛星,其新波段、新的精度、穩定度表現才能覆蓋全球,且想當然爾,目前發射上去的新一代衛星,自是優先服務北美地區。

 不僅是第二民用波段,依據規劃未來還會開通第三、第四的民用波段,屆時隨著可用波段的增加,定位性的電子應用必然會更加普遍,同時也會刺激消費者的換用與升級需求,支援新波段、預先支援未來新波段的GPS產品必然會有賣點與商機。

 附註:現有與未來的數個GPS波段為:L1波段-1.57542GHz、L2波段-1.22760GHz、L3波段-1.38105GHz、L4波段-1.84140GHz(新波段)、L5波段-1.17645GHz(新波段)。

 ■地面站修正誤差

 解除了SA在時脈信號上所加摻的隨機雜訊後,GPS的精度從100公尺提升至15公尺,但這對民間應用而言依然是不夠,15公尺已可以是偏移一條巷子或是四線道的寬度,所以有許多修正精度的方案紛紛被提出。

  首先是DGPS(Differential-GPS),DGPS是在陸地上建立多處固定位置的地面站,地面站會向外廣播無線訊號,接收了地面站的無線信號 與來自天空的衛星定位信號後,地面站的信號可以用來修正衛星信號的誤差,以此獲得更高的定位精度,一般而言DGPS可以將GPS精度縮至3公尺內。

 除了DGPS外,另一種也是地面廣播站型態的修正技術是WAAS(Wide Area Augmentation System),是由美國交通運輸部相關的聯邦飛航管理局所建立,在美國本土(包含阿拉斯加)佈建25個地面站來提供誤差修正的無線信號。

 


▲WAAS的技術原理示意圖,目前WAAS在美國當地與阿拉斯加共佈建達25個地面站,由地面站發射校準信號,原有的GPS接收器也能接收到校準信號。(圖片來源:美國太空總署(NASA))



 WAAS與DGPS相比有幾個優點,首先是精度更高,可以達僅有6英呎(約2公尺)的誤差,而且可用的覆蓋率較廣,DGPS大致只能在陸地上使用,而WAAS則可以延伸到海上,這表示海上航行的船隻也能受用。

 更重要的是,DGPS所發送出的無線信號,接收端必須使用另外一種接收器才能接收,而WAAS則不用,原有能接收GPS信號的裝置也同時能收到WAAS的信號,使原有僅支援標準GPS的產品也能獲得精度提升。

 附註:「美國交通運輸部」全稱為Department of Transportation,簡稱為DOT。

 附註:「美國聯邦飛航管理局」全稱為Federal Aviation Administration,簡稱為FAA。

 可惜的是,WAAS僅適合在北美地區使用,離開北美即便是南美地區也無法使用,更不用說是歐洲與亞洲。很明顯的:地面站的輔助修正技術相當具有地域性,也因此世界各地都有自己的地面站佈建計畫,透過地區性的建設來強化定位精度。

  舉例而言,歐洲就有所謂的EGNOS(Euro Geostationary Navigation Overlay Service)的技術建設,日本方面也有MSAS(Multi-Functional Satellite Augmentation System),加拿大也有CDGPS(Canada-Wide DGPS Correction Service)等,這些都能以現有的GPS信號為基礎進行精準度的再強化,以上這些技術今日一般統稱為定位校準系統。

 


▲ 美國Sandia國家實驗室所繪製的「加速度計」圖,這個加速度計是為了阿基米德自動組合規劃的專案(Archimedes Automated Assembly Planning Project)而設計,此項專案由Sandia國家實驗室負責。(圖片來源:美國Sandia國家實驗室)



 以上這些校準系統也都是免費使用,但也有商業型的校準服務,如StarFire或OmniSTAR,StarFire技術上與FAA的WAAS較近似,最理想的情況下可以將誤差縮小到只有2.5公分。

  至於OmniSTAR,其校準精度依據接收的信號品質而定,就水平方位而言,有67%∼73%的機會可將誤差縮小至0.5公尺內,有95%∼97%的機會 小於1公尺,而99%的機會小於1.5公尺,至於垂直(高度)性的誤差多為水平誤差的2.0倍∼2.5倍間,OmniSTAR的精度提升服務是採行年制收 費。

 ■E911催生出A-GPS

 在北美(美國與加拿大)地區撥打緊急求助的電話號碼是911(國內是 顛倒過來:119),撥打911後受理的站台可以得知來電方的電話號碼,此即是今日所熟知的Caller ID,並從電話號碼透過電腦推查出求助的所在區域,此一般也稱為Caller Location。

 不過,911主要是針對固網電話而設 計,現有的行動電話系統多尚未具備此一機制,倘若用行動電話撥打緊急求助,除了知道來電號碼之外並無法得知求助者的所在位置,對此美國政府期望將911的 來電號碼顯示、來電方位得知遍及到所有的電話系統上,包括行動電話也必須納入,所以提出了E911的構想,並透過立法方式,要求日後的手機必須具備定位功 能,以此呼應與加速實現全面的E911。為了因應E911的需求,因此有了A-GPS(協助式GPS)的技術。


▲A-GPS的技術原理示意圖,圖中的Base Station即是平時行動電話所用的無線基地台。(圖片來源:rohde-schwarz.com)



 所謂的A-GPS其實是一種取捨折衷的技術,由於行動電話無論就電池電力或是執行運算力等都有限,供應電力、運算力給一般的語音通信都已是相當吃緊,很難再負荷GPS所需的信號解析與運算。

  所以,A-GPS其實是在行動電話上裝設GPS接收器,接收到信號後只進行簡易的處理,緊接著再將信號資料以行動電話的無線通信方式(例如GSM、3G 等)傳送到行動電話的無線基地台上,無線基地台上有協助定位解析運算的伺服器,稱為Assistance Server(Mobile Location Server),由其負責主要的運算工作,當結果求出後再將結果資訊以相同的無線通訊方式傳回給行動電話,如此行動電話就可以知道自身所處的地點方位。

  很明顯的,A-GPS必須在行動電話服務的覆蓋範圍內才有用,所以目前多只能在都會區內使用。此外,A-GPS雖是以因應及合乎法規為第一目標,然而日後 一旦具備A-GPS的手機大量普及,也極適合延伸支援與實現方位型服務(Location Based Services;LBS)。

 附註:高通(Qualcomm)的gpsOne技術即是種A-GPS技術。

 ■手機基地台定位

 A -GPS可以說是「既使用GPS無線接收,也使用手機無線收發」的定位技術,事實上即便手機的電力與運算力充沛,也都不適合自行完成定位信號的運算解析, 因為使用手機的地方多半也是不易接收GPS信號的地方,例如建築物內、騎樓、有行道樹遮蔽的步道,這些場所對GPS接收器而言都有程度不一的接收阻礙。

  所以在都會區內,GPS的信號接收品質不如開闊地般的良好,反而更需要倚賴與借重其他的定位技術,特別是手機的無線基地台定位,之前所述的A-GPS只是 負責分擔運算負荷並進行定位資訊的收發,但實際上也有以手機基地台所形成的定位技術,例如PHS基地台運用智慧型天線及分空多方存取(SDMA)等技術, 可以為每個PHS手機用戶進行定位,進而提供防止小孩被綁、防止失智老人走失、以及就近交友等服務。

 不過,PHS基地台的定位有其誤差 性,最大可達100公尺,且現有主流的GSM、3G等也都還不具備標準的定位方式,目前被提出的手機基地台定位技術主要有COO(Cell Of Origin)法、TA(Timing Advance)法、E-OTD(Enhanced Observed Time Difference)法等。

  乍聽之下手機定位技術有可能在市區內全面取代GPS定位,但眼前來看仍是兩者互補長短為多,特別是PHS以外的手機定位,其定位區必須在三個基地台同時覆 蓋的區域才有效用,不似一般手機通話,只要處在一個基地台的覆蓋區內即可使用,因此手機基地台定位的覆蓋性仍是有限,特別是行車或遠行仍需倚賴GPS。

 


▲SiRF公司的GPS接收器晶片組:SiRFstarIIe,由GSP2e-7400及GRF2i等兩顆晶片所構成。(圖片來源:SiRF.com)



 ■慣性定位、地磁定位

  手機基地台定位可說是GPS定位的一項輔助,尤其是進入GPS信號無法接收或接收品質不佳的區域時,不過有些地方不僅是GPS信號接收不到,就連手機通訊 服務信號也難以到達,例如極長的隧道、地下停車場等,這時GPS、手機這兩種無線信號都難以施展。如此是否就真的無法再定位了呢?

 關於 此答案是否定的,這時還能用的技術就是慣性導航(inertial guidance system),慣性導航並非是新技術,許多飛行物早已使用此項技術,例如飛機飛航、飛彈發射後的初期定向等都會使用慣性導航、慣性導引的技術,而倚賴的 組件是陀螺儀(Gyroscope,簡稱:Gyro)與加速度計(Acceleration Sensor),也稱加速度感測器(Acceleration Sensor)。

 此方面的導航與定位技術就與無線技術或電子技術大大不 同,慣性導引的陀螺儀部分,從最早的機械式陀螺儀,到強化改進的光纖陀螺儀,到現在的雷射陀螺儀,考驗的是光電領域的技術,且過往多只用於航太與軍武層 面。至於加速度感測器今日也多使用微機電(MicroElectroMechanical Systems;MEMS)技術,屬於機電領域,且正朝奈米(nanometer)水準邁進。

 另外,若不使用慣性導航定位也還有一種定位技術可以使用,即是地磁定位,運用地球本體的磁偏角特性,以磁阻感測器來進行感測,形成所謂的「電子羅盤」,以此來得知方位與移動量。

 


▲ 圖為Sony Ericsson P910i的智慧型手機,使用TomTom公司的TomTom Mobile 5.2版軟體(Sybian UIQ版),再加上手機透過藍芽無線功能取得藍芽GPS接收器的定位資訊,如此即可呈現出如圖的導航方位地圖,透過軟體的校準補償能力,可以讓定位精度達 1公尺左右。(圖片來源:Sony Ericsson)



 ■結論

 最後,各位可以很明顯的看出,除了GPS外,有愈來愈多的相關定位技術可作為GPS的輔助,包括地面校準站、基地台輔助、慣性輔助、地磁輔助等,再加上更多的新衛星升空、新波段開通,所以筆者說:GPS的精度絕對不是以取消SA為終點,相反的還是個起點。

 同樣的,全世界不只一種衛星定位系統,除了美國的GPS外還有歐洲的Galileo(伽利略)系統、中國的北斗導航系統,再加上前述的一堆地面校準技術,再加上一堆的行動電話基地台技術,加上慣性與地磁技術,看來定位科技的競爭連戰國熱度都不到,還處於紛向雜據的春秋。


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全球衛星定位系統(GPS) --


全球衛星定位系統(GPS) --中華電 信

全球衛星定位系統(Global Position System,GPS)應用於導航定位是一全新的概念,利用此一太空時代的科技,任何人都可輕易地得到正確的位置、速度及時間。

GPS 發展計畫是由美國國防部主持,由運輸部參與,並將此技術轉移至民間使用,應用在導航定位、精密測量、姿態及標準時間等相關作業上。GPS是結合衛星及無線技術之導航系統,能提供有使用者精確定位、速度及時間。GPS的應用已廣泛存在於目前市場,隨著衛星科技的進步,許多GPS技術及商機亦正迅速地發展, GPS早期侷限於軍事單位,其目的針對軍事用途,例如戰機、船艦、車輛、人員、攻擊標的物的精確度定位等。時至今日,GPS已開放給民間做為定位使用,這項結合太空衛星與通訊技術的科技,在民間市場已蓬勃的展開,除了能提供精確的定位之外,對於速度、時間、方向及距離亦能準確的提供訊息,運用的範圍相當廣泛, GPS的確充滿著無限的商機。





GPS教室 --Garmin

全球衛星定位系統(Global Positioning System,GPS)是由美國政府所發展,整個系統約分成下列三個部份:

1. 太空衛星部份:由 24 顆繞極衛星所組成,分成六個軌道,運行於約 20200公里的高空,繞行地球一周約12小時。每個衛星均持續著發射載 有衛星軌道資料及時間的無線電波,提供地球上的各種接收機來應用。

2.地面管制部份:這是為了追蹤及控制上述衛星運轉,所設置的地面 管制站,主要工作為負責修正與維護每個衛星能保持正常運轉的各項參 數資料,以確保每個衛星都能提供正確的訊息給使用者接收機來接收。

3.使用者接收機:追蹤所有的 GPS衛星,並即時地計算出接收機所在 位置的座標、移動速度及時間,GARMIN GPS 即屬於此部份。


我 們一般民間所能擁有及應用的,就是第三部份。計算原理為:每個太空衛星在運行時,任一時刻都有一個座標值來代表其位置所在(已知值),接收機所在的位置座 標為未知值,而太空衛星的訊息在傳送過程中,所需耗費的時間,可經由比對衛星時鐘與接收機內的時鐘計算之,將此時間差值乘以電波傳送速度(一般定為光 速),就可計算出太空衛星與使用者接收機間的距離,如此就可依三角向量關係來列出一個相關的方程式。

一般我們使用的接收機就是依上述原理來計算出所在位置的座標資料,每接收到一顆衛星就可列出一個相關的方程式,因此在至少收到三衛星後,即可計算出平面座 標(經緯度)值,收到四顆則加上高程值,五顆以上更可提高準確度,這就是 GPS的基本定位原理。一般來說,使用者接收機每一秒鐘的座標資料都是最新的,也就是說接收機會自動不斷地接收衛星訊息,並即時地計算其所在位置的座標資 料,如此使用者便不需擔心是否接收機顯示的資料太舊或是不準確了。

由於衛星是處在相當高的運行軌道上,其傳送的訊號是相當的微弱,因此它不像一般通訊無線電或大哥大等可在室內使用或收到訊號,在使用時需注意下列事項:

1.需在室外及天空開闊度較佳之地方才能使用,否則若大部份之衛星信號被建築物、金屬遮蓋物、濃密樹林等所阻擋,接收機將無法獲得足夠的衛星訊息來計算出所在位置之座標。

2.請勿在具 1.57 GHz 左右之強電波環境下使用,因此環境易將衛星訊號遮蓋掉,造成接收機無法獲得足夠的衛星訊息來計算出所在位置之座標,尤其是高壓電塔下方。

3.單純 GPS 所計算出的高程值,並非是我們一般所說的海拔高度及氣壓計量測的飛行高度,原因在於所使用的海平面基準點不同,因此在使用時請務必注意此點。

GPS 的基本應用就是導航與定位,定位方面在上文已描述過,而導航方面就是利用所求出的定位資料來計算。接收機所計算出的任何時刻座標資料,在GPS 裏我們都稱為一個航點(WAYPOINT),也就是說每個航點所表示的就是一個座標值,比較重要的航點,我們就可以把它儲存在接收機內,並編上一個名字, 讓我們可以辨別。

由於在地球表面上的任何位置,都以不同的座標值來表示,因此只要知道兩個不同航點的座標資料,接收機就可馬上計算出兩個航點間的直線距離、相對方位及航行速度,這就是 GPS 接收機導航資料的來源。

例如:目前我們在基隆港,希望往北行駛,第一個目的地是釣魚台,第二個目的地是琉球為終站;從起點至終點,每站就都是一個航點,航點與航點間的行程稱為航 段(LEG),從起點依序經過各點至終點琉球等,整個行程我們稱之為一條航線或是一條路徑(ROUTE),圖示如下:

(航點)
航段
(航點)
航段
(航點)
基隆港
釣魚台
琉球

全程稱為:Route

我們只要事先將各點的座標資料(利用地圖或查詢相關資料)輸入GPS接收機內,我們就可建立許多航點資料,要使用時候將其叫出,利用 GPS接收機的導航功能做各航段間的導航。而當進行導航時,為使我們的行進方向不致於偏移太多,有些 GPS 提供了航線寬度─ CDI的設定功能,只要我們行進時偏離我們所設定的航線寬度限制,GPS 就會自動提示我們,這就是CDI的作用。由此可知,要利用 GPS 做導航功能,最基本的就是先建立航點的資料,然後儲存在接收機內,如此不管是要做航點與航點間的導航,或是要編輯一條航線,就可直接利用記憶體內的航點資 料了,也可以說〞航點〞是GPS 接收機導航功能所需最基本的資料了。

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更多關於GPS的原理和詳細資料,請連結到GPS使用手冊



利用A-GPS提高全球定位系統應用的性能

上網時間 : 2006年01月12日
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利用A-GPS,接收器不必再下載和解碼來自GPS衛星的導航數據,因此可以有更多的時間和處理能力來追蹤GPS訊號,這樣能降低首次定位時間,增加靈敏度以及具有最大的可用性。

GPS是 一種基於衛星的定位系統,它最初由美國軍方設計並受美國軍方的控制,可以為任何人免費使用。這個系統是由在6個環繞在環形軌道上的24顆衛星組成,一個衛 星環繞軌道運轉一周的時間接近12個小時。每個衛星不斷地發送關於目前時間、所有衛星的位置以及像年曆(almanac)和星曆(ephemeris)等 相關數據訊息。GPS接收器使用這種訊息來運算其自身與衛星之間的距離。為確定位置,GPS接收器必須接收來自至少三個衛星的訊號。

首 次定位時間(TTFF)很大程度上決定於接收器的接收靈敏度,以及可見衛星的數量、每個衛星訊號的強度、衛星在天空中的分佈以及接收器對天空的視角。在一 種不利的環境中,如訊號較弱的城市高樓間隙或者室內,某些情況下需要幾分鐘的時間來運算位置。這對於本地服務(LBS)或者緊急呼叫(E911)來說是不 可接受的,這些情況需要一種更快的獲取時間。為此,人們開發了輔助型GPS(A-GPS)來解決不利環境下的TTFF問題。

圖1:控制層面上的A-GPS

A-GPS

A-GPS的開發部份地受到美國聯邦通訊委員會(FCC)的E911強制要求能對緊急呼叫者提供行動電話的定位所推動。A-GPS的目的是或者提高TTFF,或者當它不能提高TTFF時實現定位運算。

過去幾年,在A-GPS這個關鍵詞之下開發出了不同的概念和解決方案,其中很多是受專利保護的。這些不同的概念可以分成支援型GPS(aided GPS)和輔助型GPS兩類(assisted GPS)。

1. 支援型GPS


支援型GPS透過在行動網路上發送年曆、星曆、粗略的位置和時間來提高TTFF。這種支援型數據可以在控制層面(control plane)上發送,或者行動網路的用戶層面(user plane)上。位置的運算大多發生在行動設備上。

2. 輔助型GPS


輔助型GPS使 得採用快速TTFF運算位置成為可能。為實現這點,利用像時間同步、更準確的位置、都卜勒和頻率這樣的額外訊息用來確定位置。這種額外訊息可以透過使用行 動網路控制層面的基礎設備來獲得,像先進前向鏈路三邊測量(AFLT)機制可用來確定行動設備的位置。這裡,訊號從行動設備發出,幾個行動基地台接收並進 行測量。位置的運算可以在行動設備內發生(基於行動設備的),或者在行動網路伺服器上(基於網路的)。

圖2:用戶層面上的A-GPS

基於行動設備的輔助型GPS解決方案透過行動網路接收額外的輔助GPS數據,但是在行動設備上進行位置運算。這意味著LBS或者E911服務必須從行動設備得到目前的位置。

採用基於網路的輔助型GPS解決方案,行動設備發送原始的GPS數據到行動網路中的GPS輔助伺服器。這個網路伺服器可以利用直接來自網路的額外輔助GPS訊息來運算位置。在運算之後,位置數據被發送到接收器。LBS或者E911服務可以直接存取網路伺服器的位置資料庫。

A-GPS的好處是改善TTFF、增加靈敏性以及使可用性最大化,這些優點讓接收器不再必須下載和解碼來自GPS衛星的導航數據,接收器可以使用更多的時間和處理能力來追蹤GPS訊號。

基於控制層面的A-GPS

控制層面方案利用無線網路的功能以及訊號發送層來從網路獲取位置訊息,如蜂巢式ID、AFLT或者時間同步機制。

CDMA和GSM的蜂巢式扇區都針對控制層面A-GPS消息發送開發出了標準(分別為TIA/IS-801-1和3GPP TS25.331),定義了用戶設備性能衡量標準(分別為TIA 916和3GPP TS 25.171)。這些標準描述了來自無線網路的位置訊息如何獲取,以及這個訊息如何用於A-GPS

當在控制層面上使用A-GPS時,定位測量單元利用在行動設備、幾個收發器基地台和行動交換中心之間的測量訊號傳輸來獲得位置訊息。服務行動定位中心收集這些基於網路的位置數據以及來自具有幾個參考GPS接收器的A-GPS伺服器的數據,將這種輔助數據發送到行動設備,使行動設備能運算出準確的位置。LBS可以透過網路閘道行動定位中心來獲取這個位置數據。

採用控制層面方法,基於網路或者基於行動設備系統的位置運算是可能的。基於控制層面的A-GPS系統安裝非常複雜而成本很高,因為需要很多額外的硬體來處理複雜的協議,但是這樣的A-GPS系統將具有位置運算的大部份好處。

圖3:ANTARIS 4結構圖。

基於用戶層面的A-GPS

用戶層面方案是一種在A-GPS伺服器和行動設備之間的通訊都基於全IP數據鏈接的A-GPS系統,與無線訊號層無關(基於GPRS的IP)。相關標準由開放式行動聯盟(OMA)制訂,稱為安全用戶層面定位(SUPL)。

當在用戶層面上使用A-GPS時,帶GPS接收器的行動設備在行動網路的用戶層面上透過IP與A-GPS連接。A-GPS伺服器從幾個參考GPS接收器收集支援數據,如星曆與年曆。伺服器根據要求發送這個數據到行動設備。行動設備的GPS接收器利用這個支援數據來進行位置運算。

LBS可以要求行動設備提供位置訊息,這些數據將透過IP連接發送。這種方法比透過控制層面的方法成本低,因為行動網路供應商對控制面不需要特別的硬體,而且這種方法對於所有的行動標準都是可以使用的。

GPS晶片組ANTARIS 4

以Atmel的GPS晶片組ANTARIS 4為例,該元件是與u-blox公司共同開發,內含射頻接收器IC ATR0601、LNA ATR0610和基頻IC ATR0621,由Atmel提供RF晶片/數位IC技術,u-blox提供GPS軟體技術。

高增益低噪音放大器(LNA)使用了Atmel的SiGe技術設計用於GPS應用,具有1.6dB的噪音係數、高增益(>16dB)、低功率設計(<10mw)的特點,以及整合的上電控制和50ω的輸出匹配。

圖4:GPS接收器模組。

GPS RF接收器IC具有優良的RF性能和小於6.8dB的噪音係數,對干擾不敏感,功耗小於40mW。它包括一個頻率合成器、帶自動增益控制(AGC)的中頻 放大器和1.5位元的A/D轉轉器,採用了BiCMOS製程製造,接收器支援XTO和TXCO。外部必須使用一個SAW帶通濾波器和一個分離的IF濾波器 (96.764MHz)連接到RF接收器。

GPS基頻處理器ATR0621包括一個16通道GPS相關器,該基頻處理器採用ARM7TDMI處理器核心,具有128kB內部SRAM和384kB內部ROM,在這個ROM中包括全部的GPS韌體,由u-blox公司授權,用來執行基本的GPS處 理,包括追蹤、獲取、導航和定位數據輸出。對普通的PVT(位置/速度/時間)應用,不需要外部快閃記憶體或ROM。韌體支援在可選的外部EEPROM中 儲存可能的配置設置,對於特定的用戶應用提供一套軟體開發套件。基頻具有不同的介面以方便靈活的系統整合(2個USART、USB 2.0、SPI、GPIO),而且透過不同的省電模式提供先進的功率管理。

導航的結果透過USART或者USB介面輸出,使用內部NMEA(0183)協議或者u-blox公司的協議,後者具有增強的導航訊息和控制功能。

ANTARIS 4技術展現了在任何靜態的和動態的環境下的強韌性能,包括像具有挑戰性的大城市環境。在不影響導航準確性的情況下它能提供-158dB靈敏度、支援先進的 WAAS/EGNOS、良好的獲取性能(如34秒的冷啟動時間)、優良的多徑抑制、4Hz的刷新率、低功耗,而且使系統方案具有最低的材料成本。

圖5:ANTARIS 4支援的協議消息。

ANTARIS 4和A-GPS

ANTARIS 晶片組對於需要立即的位置定位應用來說,如透過行動電話的E911緊急呼叫者定位,可提供沒有等待的基於定位的服務或行動資產追蹤。來自外部資源的輔助數 據如輔助伺服器則將第一次定位確定時間減少到4秒。輔助參數提供星曆、年曆、粗定位、時脈漂移和時間、衛星狀態,以及如果可能的話,提供一個精確的時間同 步訊號。這種輔助數據提供了GPS接收器用於搜尋和追蹤的關於衛星的即時訊息,以提高TTFF。

NTARIS 4的協議具有特殊消息用於A-GPS來與A-GPS伺服器交換輔助數據。

輔 助數據和時間同步將提高晶片組的性能將能得到提高,若沒有輔助數據,冷啟動一般TTFF為34秒;若沒有時間同步,輔助型啟動TTFF為15到20秒;而 在時間同步優於8ms情況下,輔助型啟動的TTFF時間一般為12秒;在時間同步優於400us情況下,輔助啟動的TTFF時間一般為4秒。

同樣,靈敏度從-142dBm提高到-145dBm,因為接收器可以執行重新獲取過程。

本文總結:

採用A-GPS,像LBS和E911這樣的新應用變得可行。使用輔助數據可以實現微弱訊號的快速獲取,可以推動導航解決方案,否則導航方案將不可能實現。對於A-GPS來說,技術已經是現成的,應用時機已經來臨。在行動網路端有兩種可用的方法:用戶層面上的A-GPS適合低成本和快速整合,基於控制層面的A-GPS適合於提供最佳的性能。

作者:Stefan Lux


GPS應用工程師


Atmel公司