大部分智慧型手機用戶對定位和位置服務(wù)的期許為在任何環(huán)境之下，智慧型手機都能提供不中斷的緊急通報和適地性服務(wù)（LBS）；在最低的功率消耗和硬體成本之下，提供最佳的定位精確度和可靠度。用戶的基本需求可切割成四個領(lǐng)域：

　?。状味ㄎ粫r間

　　絕大多數(shù)用戶期待，當他們想要使用定位和位置服務(wù)時，就能立即獲得位置資訊，因此首次定位時間（Time to First Fix， TTFF）必須非常的短。傳統(tǒng)GPS接收機所定義的TTFF時間已無法滿足智慧型手機用戶需求，為了將TTFF時間降至最低，智慧型手機必須結(jié)合各種定位技術(shù)或輔助資訊，以滿足用戶需求。

　?。恢镁_度

　　定位和位置服務(wù)的精確度可以從1公尺到100公尺，基本上，超過100公尺的誤差將會大幅降低或者是限制位置服務(wù)的應(yīng)用程度。

　?。恢觅Y訊的可得性

　　當用戶需要位置資訊時，智慧型手機皆能立即提供位置資訊給用戶，不管用戶是在戶外或是室內(nèi)的環(huán)境。

　?。恢觅Y訊的可靠度

　　智慧型手機所輸出的位置資訊可信嗎？就算是處在干擾或遮蔽的環(huán)境下，智慧型手機所提供的位置資訊可靠度（Integrity）和可重復性，亦必須滿足用戶需求。

　　為滿足客戶對定位服務(wù)的四點要求，次世代慧型手機須具備相對應(yīng)的技術(shù)，以下將一一解說。

　?。瓽NSS接收機定位須支援多衛(wèi)星系統(tǒng)

　　除傳統(tǒng)GPS功能外，新世代GNSS接收機須能支援各國衛(wèi)星系統(tǒng)，例如俄羅斯GLONASS、歐盟伽利略（Galileo）系統(tǒng)、日本準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)（Quasi-Zenith Satellite System， QZSS）和中國大陸的北斗（Compass ）系統(tǒng)。

　?。謾C基地臺定位

　　傳統(tǒng)全球行動通訊系統(tǒng)/整體封包無線電服務(wù)/寬頻分碼多工（GSM/GPRS/WCDMA）系統(tǒng)基地臺定位技術(shù)，例如利用細胞/小區(qū)（Cell/Sector）位置資訊的定位方式、CDMA2000系統(tǒng)所采用的先進上鏈三角定位（AFLT）、利用網(wǎng)路量測回報的定位（NMR）技術(shù)、利用4G長程演進計畫（LTE）的觀察抵達時間差（OTDOA）的定位技術(shù)。

　?。?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/7888/" target="_blank">MEMS定位

　　利用微機電系統(tǒng)（MEMS）的慣性感測器（Inertial Sensor）元件，增強定位精確度和可靠度。

　?。?strong>其他無線訊號定位

　　利用無線區(qū)域網(wǎng)路（Wi-Fi）或社群網(wǎng)路（Crowdsourcing）提供定位的服務(wù)。

　　圖1所示為智慧型手機用戶對下一世代位置和定位服務(wù)的要求，所有的技術(shù)都必須向下相容且無縫接軌（Seamless Handover）。

　　圖1 下一代定位和位置服務(wù)愿景

　　GLONASS成智慧手機標配

　　當今智慧型手機內(nèi)建的GNSS接收機都支援俄羅斯GLONASS系統(tǒng)，以下概述其優(yōu)點。事實上GLONASS系統(tǒng)并非一套全新布建的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其已經(jīng)存在于地球軌道將近20年，但過往針對GLONASS的應(yīng)用并不普及。最主要的原因在于俄羅斯政府受限于財務(wù)壓力，因此無法維持GLONASS系統(tǒng)的全面運轉(zhuǎn)，且GLONASS所提供的涵蓋率、精確度和可靠度一直以來都令人存疑。

　　直到普亭（Vladimir Putin）擔任總統(tǒng)的時代，俄羅斯才恢復對GLONASS系統(tǒng)的更新和升級。隨著俄羅斯政經(jīng)環(huán)境的改變，GLONASS系統(tǒng)變得愈來愈重要。截至目前為止，總共有二十七顆GLONASS衛(wèi)星在地球軌道上運行。GLONASS系統(tǒng)提供全球覆蓋的能力，同時精確度和可靠度也伴隨著新一代的衛(wèi)星升空，而有顯著改善。

　　在政治方面的影響，則是普亭一再揚言要對任何進口到俄羅斯的導航產(chǎn)品（包含宣稱具有導航功能的智慧型手機）征收處罰性的關(guān)稅，以強制推行GLONASS系統(tǒng)在終端設(shè)備的普及率。2011年4月Qualcomm.html‘ target=’_blank‘》高通（Qualcomm）利用中興（ZTE）的智慧型手機在普亭（時任俄羅斯總理）面前實際展示利用GLONASS衛(wèi)星系統(tǒng)來定位，此舉更是將GLONASS接收機推升到任何智慧型手機的標準配備。

　　適用高緯度地區(qū)GLONASS補強GPS訊號接收

　　GLONASS衛(wèi)星位于中地球軌道（Medium Earth Orbit， MEO），距離地球平均海平面高度為19，100公里，比GPS衛(wèi)星的軌道稍低一些。GLONASS衛(wèi)星軌道的傾角（衛(wèi)星軌道面和地球黃道面的夾角）為64.8度，GLONASS實際上是為了高緯度地區(qū)所設(shè)計的導航衛(wèi)星系統(tǒng)，因此其高傾角設(shè)計有利于高緯度地區(qū)衛(wèi)星訊號的接收。

　　在高緯度地區(qū)，GPS衛(wèi)星集中于南方的天空，因此GPS接收機的訊號接收很容易受到天線圖狀（Pattern）和地形地物的影響，GLONASS和GPS雙星系統(tǒng)接收機可以互補使得衛(wèi)星訊號的接收更為強健。GLONASS共有三個軌道，因此每個軌道上面會有八個平均分布的衛(wèi)星。GLONASS衛(wèi)星繞行地球的周期為11小時15分鐘。表1為GPS和GLONASS衛(wèi)星的比較。

　　GLONASS基于FDMA技術(shù)

　　比較值得注意的是GLONASS采用分頻多重存取（FDMA）系統(tǒng)，有別于GPS采用分碼多重存取（CDMA）系統(tǒng)，所有GLONASS使用相同最大長度位移暫存器序列（MLSR）來編碼，但利用不同的載波頻率來發(fā)射，因此衛(wèi)星的識別是利用載波頻率，而不是編碼序列。GLONASS系統(tǒng)的中心頻率為1，602MHz，每個頻道間距為500kHz，GLONASS衛(wèi)星編碼和載波的關(guān)系可用下列公式表示，圖2顯示GLONASS和GPS訊號和頻率的屬性，而表2詳列GLONASS和GPS訊號比較。

　　圖2 GLONASS和GPS載波頻率和調(diào)變的差異

　　2005年后，俄羅斯當局重新擬定GLONASS衛(wèi)星的頻道碼，GLONASS衛(wèi)星的頻道碼介于-7~+6間，其中+5和+6保留給特殊用途，并不提供民間使用。在地球軌道上面任兩個對稱的衛(wèi)星會使用相同的頻道碼。

　　根據(jù)GLONASS載波頻率公式發(fā)現(xiàn)，兩顆不同的GLONASS衛(wèi)星會具有相同的載波頻率，實際上這兩顆衛(wèi)星無法同時被看見，因其彼此會落在運行軌道的正對面。在GPS/GLONASS雙頻雙模接收機的解碼上，要小心處理GLONASS不同衛(wèi)星，但發(fā)射載波相同的問題。例如當GNSS接收機是冷開機（Cold Start）或工廠重置模式（Factory Reset）下，當開機時一般都會利用行動網(wǎng)路下載長期的軌道預測資料（Predicted Orbit Data），加速首次定位時間。此時GNSS接收機除非已經(jīng)利用其他方式得知大致位置，否則無法判定所鎖定GLONASS衛(wèi)星是同一軌道上面對立的兩顆衛(wèi)星中的哪一顆。一般演算法是等到GPS定位之后、或是直接解碼GLONASS星歷資料（Ephemeris），才能判斷正確GLONASS衛(wèi)星號碼。在無法得知正確的GLONASS的衛(wèi)星號碼之前，無法利用下載的軌道資料來計算位置。

　　善用GLONASS/GPS時域交錯加速智慧手機定位

　　GLONASS導航訊息（Navigation Message）由一個超級訊框（Superframe）組成，持續(xù)時間為2.5分鐘。超級訊框由五個子訊框（Subframe）所組成，因此每個子訊框持續(xù)時間為30秒，和GPS類似。每個子訊框由十五個字串（String）所組成，每個字串的持續(xù)時間為2秒。十五個字串可分為兩部分--立即資料（Immediate Data）和非立即資料（Non-immediate Data）；立即資料占用五個字串的長度，主要用來攜帶該衛(wèi)星的星歷資料和時鐘修正訊息。后面十個字串攜帶其他衛(wèi)星的星歷（Almanac），每個衛(wèi)星星歷會占用兩個字串，因此一個訊框可以廣播五顆衛(wèi)星的星歷。圖3為GLONASS衛(wèi)星所廣播的導航訊息結(jié)構(gòu)。

　　圖3 GLONASS衛(wèi)星廣播的導航訊息結(jié)構(gòu)

　　GLONASS采用協(xié)調(diào)世界時間（UTC），但GPS采用GPS時間，兩者間時差為15秒（2012年6月30日后為16秒）。這種時間交錯的排序方式，適合GNSS接收機的解碼。圖4顯示GPS和GLONASS利用時域交錯的方式發(fā)射導航訊息。時域交錯主因為來自不同的系統(tǒng)時間所產(chǎn)生的潤秒（Leap Second）。

　　圖4 GLONASS和GPS衛(wèi)星所廣播的衛(wèi)星星歷在時域上的交錯，主要來自潤秒。

　　在時域上利用交錯的方式發(fā)射衛(wèi)星星歷資料，有助于加速定位，特別在間斷性遮蔽的環(huán)境中，能夠連續(xù)解碼18秒的GPS星歷資料。藉由GLONASS特殊的交錯，有可能在空間的空檔內(nèi)解出GLONASS的星歷資料，利用GPS和GLONASS混合（Hybrid）量測來計算出用戶的位置。大城市里，經(jīng)常會遇到間斷遮蔽的情況，GPS和GLONASS先天的時域交錯使得GNSS接收機在自主模式（Autonomous Mode）之下的首次定位時間會遠小于GPS??接收機。

　　值得注意的是，由于GLONASS和GPS的頻段不同，所以GNSS接收機的外部電路須能支援較大頻寬，以涵蓋GPS和GLONASS頻段。


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