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GPS,A-GPS傻傻分不清楚?
GPS 已廣泛用於智能手機
今天有個客戶問我,為什麼iPhone X 導航的時候,總是顯示信號差,害得我多跑了很多公里。。。
為了解釋這個問題,所有今天就決定寫一寫相關的問題。
現在所有的智能手機都帶有全球定位系統 Global Positioning System,簡稱 GPS ,當然,iPhone 也一直都有。
“GPS起始於1958年美國軍方的一個項目,1964年投入使用,經過20餘年的研究實驗,耗資300億美元,到1994年,全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座己佈設完成。GPS是由美國國防部研製建立的一種具有全方位、全天候、全時段、高精度的衛星導航系統,能為全球用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時等導航信息,是衛星通信技術在導航領域的應用典範,它極大地提高了地球社會的信息化水平,有力地推動了數字經濟的發展。”插播一條:GPS 是來自美國的一套技術,為了抵制腐朽的“資本主義”,揚我國威,民族保護,國家安全等等原因,我們自研發了北斗衛星導航系統,是繼美國全球定位系統(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統(GLONASS)之後第三個成熟的衛星導航系統。效果上嘛,因為衛星數量較少,相比 GPS 還是差一點的。
GPS模塊定位原理
24顆 GPS 衛星在離地面 1 萬 2 千公里的高空上,以 12 小時的週期環繞地球運行,使得在任意時刻,在地面上的任意一點都可以同時觀測到 4 顆以上的衛星。
由於衛星的位置精確可知,在GPS觀測中,衛星到接收機的距離,利用三維座標中的距離公式,利用3顆衛星,就可以組成3個方程式,解出觀測點的位置(X,Y,Z)。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差,實際上有4個未知數,X、Y、Z和鐘差,因而需要引入第4顆衛星,形成4個方程式進行求解,從而得到觀測點的經緯度和高程。
說人話就是,智能手機手機作為 GPS 信號的接收設備,要從高空 1 萬多公里以外的衛星上,接收信號,同一時間,獲取 4 顆衛星的數據,進行定位。
由於衛星運行軌道、衛星時鐘存在誤差,大氣對流層、電離層對信號的影響,使得民用 GPS 的定位精度只有10米。
iPhone 是如何定位的?
iPhone 作為民用級別的智能手機,也存在著誤差問題,甚至說,所有的智能手機,都存在定位偏差的問題。但基於手機具有可聯網基站定的特性,於是引入了 A-GPS 的概念。
(手機本身可以通過基站進行定位,POLICE 就是這麼定位犯罪分子的)
A-GPS(Assisted GPS)即輔助GPS技術,它可以提高 GPS 衛星定位系統的性能。通過移動通信運營基站它可以快速地定位,廣泛用於含有GPS功能的手機上。GPS通過衛星發出的無線電信號來進行定位。當在很差的信號條件下,例如在一座城市,這些信號可能會被許多不規則的建築物、牆壁或樹木削弱。在這樣的條件下,非A-GPS 導航設備可能無法快速定位,而A-GPS 系統可以通過運營商基站信息來進行快速定位。
因此,大家有沒有發現,在家裡用 WiFi 的時候,定位會比較快,因為利用了 A-GPS 技術,家裡的 WiFi 地址都是固定的,也就是我們理解的“熱啟動”。
再次基礎上,利用基站的定位信息,再加上 GPS 定位信息進行交叉匹配,得出的定位也就更加準確。
相信早期的 iPhone 用戶知道,早期的 iOS 版本,打開地圖定位的時候,系統默認你必須同時打開 WiFi,才可以定位成功。如果僅打開定位服務,不打開 WiFi,則定位失敗,也是基於 WiFi 定位更穩定而設計的。
為什麼 iPhone 定位有時候特別差?
除了 WiFi 以外,手機自帶的蜂窩數據,2/3/4G 也可以基站定位, A-GPS 輔助快速定位,但是,有的朋友會問,為什麼我的 iPhone 有時候定位信號特別差?
那是因為, 有的嘗試 4G 基站比較新,還沒有記錄一些位置信息, 4G 剛開始早期的時候,很多客戶問我,為什麼打開了 4G 我的 iPhone 手機就無法定位啊?質量問題?
所有我的個人建議是,如果你去陌生的地方, GPS 信號不好的時候,建議蜂窩數據從 4G 切換到 2/3G,現在一二線城市主要道路都已經可以通過 4G 基站定位,這和運營商的基站建設息息相關。
如果一旦, A-GPS 輔助定位失效的話,手機需要“冷啟動” 進行GPS 定位,冷啟動是指在一個陌生的環境下啟動GPS直到GPS和周圍衛星聯繫並且計算出座標的啟動過程。所以至少需要 40 秒以上的時間進行定位。
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