• 1. GPS 相关知识分享刘阳 liu_yang01@baidu.com
  • 2. GPS 综述 A-GPS GPS测试注意事项 Agenda
  • 3. GPS系统的组成GPS定位系统包括三大部分:(1)地面监控部分;(2)空间卫星部分;(3)用户接收部分。
  • 4. GPS 定位原理
  • 5. GPS卫星信号每一个Frame有5个sub frame组成,共1500bits.GPS卫星信息中每个Frame的组成内容Sub Frame内容1,2,3卫星的星期时间、状况及时钟修正系数等 广播星历(ephemeris)4电离层参数、调整世界时及卫星配置等5所有卫星在轨道上的概略位置及其状况等GPS导航电文广播星历(Ephemeris): 准确描述卫星位置,每颗卫星只发送自己的星历,周期30s, 有效期4小时左右。 年历(Almanac): 粗略描述所有卫星的信息,每颗卫星发生的年历信息都描述所有卫星,周期12.5min,有效期180天左右。对于一个不具备任何定位资料的GPS终端来说,最重要的是要收齐四颗卫星的星历资料(Ephemeris),才能正确定位。卫星是以50bit/s的速率发送信号,因此同步收齐四颗卫星的一个完整Frame时间,至少需要30s,其中花18s下载广播星历。 Almanac每次更新,需要25个frame来传送完整的资料,需花12.5 min. (不下载完整不影响定位)
  • 6. GPS 定位过程GPS数据冷启动暖启动热启动Last calculate positionNUTC TimeNAlmanacNEphemeris NNGPS 定位过程
  • 7. NMEA (National Marine Electronics Association) 语句NMEA协议是为了在不同的GPS导航设备中建立统一的标准,由美国国家海洋电子协会(NMEA-The National Marine Electronics Association)制定的一套通讯协议。 NMEA-0183协议是GPS接收机应当遵守的标准协议,也是目前GPS接收机上使用最广泛的协议,大多数常见的GPS接收机、GPS数据处理软件、导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。
  • 8. NMEA语句- GPGGA (固定数据输出语句) 字段号1234567891011121314GPGGA1101533958.7384N11619.285E18191.5M-6.5M 字段语句意义取值范围1UTC时间hhmmss.ss - 000000.00~ 235959.992维度ddmm.mmmm - 0000.0000~8959.99993南北半球N北纬;S南纬4经度ddmm.mmmm - 0000.0000~17959.99995东西半球E东经;W西经6定位质量指示0=无效定位;1=有效定位7使用卫星数量00~12 (第一个零也将传送)8水平精准度0.5~99.99天线离海平面高度-9999.9~9999.910天线高度单位M:米11大地水准面高度-9999.9~9999.912大地水准面高度单位M:米13差分GPS数据期限差分时间。不使用DGPS时为空。14基准站号0000~1023,不使用DGPS时为空。
  • 9. NMEA语句- GPRMC (推荐定位信息) 字段号123456789101112GPRMC110153A3958.7384N11619.2851E0 211018  A字段语句意义取值范围1UTC时间hhmmss.ss - 000000.00~235959.992定位状态A:有效定位 V:无效定位3纬度ddmm.mmmm - 0000.0000~8959.99994南北半球N:北纬;S:南纬5经度ddmm.mmmm - 0000.0000~17959.99996东西半球E:东经;W:西经7地面速度000.00~999.9998速度方向000.00~359.999UTC日期ddmmyy - 010100~12319910磁偏角00.00~99.99 (度)11磁偏角方向E:东;W:西12模式指示A:自主定位;D:差分;E:估算;N:数据无效
  • 10. NMEA语句- GPGSA (当前卫星信息) 字段号1234567891011121314151617GPGSAA309121822242531    2.111.8字段语句意义取值范围1模式M:手动 A:自动2定位类型1:未定位 2:二维定位 3:三维定位3PRN数字00~32,正在使用的卫星编号,最多12颗。前面的零也被传输。456789101112131415PDOP位置精度因子0.5~99.916HDOP水平精度因子0.5~99.917VDOP垂直精度因子0.5~99.9
  • 11. NMEA语句- GPGSV (可见卫星信息)字段号12345678910111213141516171819GPGSV3110470183417461311624528630123229226GPGSV3210132993202323622152130518102021515GPGSV3310306324 20344         字段语句意义取值范围1总的GSV语句电文数0~122当前GSV语句号 3可视卫星总数0~324卫星号1~325仰角00~906方位角000~3597信噪比00~99db,0表示未接收到信号8卫星号1~329仰角00~9010方位角000~35911信噪比00~99db,0表示未接收到信号12卫星号1~3213仰角00~9014方位角000~35915信噪比00~99db,0表示未接收到信号16卫星号1~3217仰角00~9018方位角000~35919信噪比00~99db,0表示未接收到信号
  • 12. GPS 周GPS周(GPS Week)是GPS系统内部所采用的时间系统。 时间零点定义的为:1980年1月5日夜晚与1980年1月6日凌晨之间0点。最大时间单位是周(一周:604800秒)。每1024周(即7168天)为一循环周期。第一个GPS周循环点为1999年8月22日0时0分0秒。即从这一刻起,周数重新从0开始算起。下个循环点在第一个循环点的20年后,即在2019年。就像千年虫问题困扰那样,第一个GPS循环点来临时,未升级的GPS接收机都将1999年8月22日错认为1980年1月6日。
  • 13. A-GPS 简介 GPS 定位时的两个常见问题:定位时间长信号强度弱
  • 14. A-GPS 简介 A-GPS = Aided/Assisted GPSSatellite ID, pseudo range @ 50bpsSatellite ID, almanac, ephemeris @ 50bpsSatellite ID, almanac, ephemeris@ 20- 200Kbps
  • 15. A-GPS 简介 2 Signaling Method for A-GPS Control Plane A-GPS (控制平面的A-GPS) A-GPS server is supplied via communication over the signaling channel from a server integrated into the network infrastructure.
  • 16. A-GPS 简介 2 Signaling Method for A-GPS User Plane A-GPS (用户层面的A-GPS) A-GPS service is supplied via IP capable network. Require minimum modification to the existing network.
  • 17. GPS 路测的一些建议测试前准备: 测试前,先在 open sky 环境下录制 1~2 min 的 NMEA log; 先在户外定点收满3分钟的卫星资料(3D Fix 状态); 观察被测GPS Phone 的信号强度,挑选信号最强的一颗卫星跟benchmark phone 对比,差异尽量在+/- 1dB, 不可超过+/- 3dB,确认后再开始测试; 如果是在车上测试,最好拍照记录手机的摆放位置; 确保电力充足,抓到完整的NMEA Log.测试项目: Static receiving TTFF test Dynamic receiving TTFF test Indoors to Outdoor TTFF test Power on/off TTFF test
  • 18. Thanks Q&A刘阳 liu_yang01@baidu.com