可以应对移动电话的设计挑战的GPS导航系统

移动电话采用GPS

　　最新的市场预测显示，GPS是移动电话的下一个热门功能。移动电话制造商、服务提供商和用户都在不断地关注着移动电话可采用的新功能。GPS能够实现各种热门服务，如：导航、交通信息、游戏、家庭成员或朋友的定位等等。

　　GPS已经开始进入大众市场。GPS占到了PDA销售的60%以上，并且据预测，未来五年内大部分手机将采用GPS。在美国，GPS是一个强制性的功能，联邦法规要求手机采用GPS技术，这样可以通过手机向公共安全应答点（PSAP）自动输送位置信息，从而简化911紧急服务。各种因素限制了GPS的广泛采用，主要包括：成本高、功耗高、以及GPS的准确度低。

基于移动位置的服务

　　在这个极具竞争性的电信时代，移动网络运营商在不断地寻求新型的和创新的方式，以将其产品差异化并提高其利润。实现这些目标的最好方式之一，就是提供基于位置的高度个性化的移动服务。移动位置服务包括：汽车导航、交通和天气信息、车辆和人员管理、基于位置的计费服务、就近服务、游戏、安全等等。
什么是GPS？

　　导航卫星定时定距系统（简称为NAVSTART），即众所周知的全球定位系统（GPS），是一个基于卫星的位置系统。该系统由美国国防部（DOD）开发和运营。第一颗卫星于1974发射升空，截止1994，全部24颗卫星到位。如今，该系统包含至少24颗有源卫星，并且DOD定期将老旧的卫星更换成新的卫星。

　　这些3,000至4,000磅重的太阳能卫星在大约12,000英里（19,300公里）的高度围绕着地球旋转，每天两圈。其轨道经过精心安排，这样在地球上的任何时候任何地点，总能够在天空中"看到"至少四颗卫星。GPS接收器的任务就是对四颗或更多的卫星进行定位，计算每颗卫星的距离，并利用这些信息来推导其自身的位置。

　　该系统免费在所有时候和所有气候条件下向所有人提供高度精确的位置和时间信息。

照片由美国军方提供：一颗GPS卫星 GPS如何运作？ 　　GPS系统以几种频率发射信号。民用GPS系统的发射频率为1575.42MHz（K1）。GPS接收器可以测量出卫星信号的行程时间，并相应地计算出卫星的距离。由于接收器本身不能确定卫星的方向，所以它需要至少四个不同卫星的读数来获得定位。 更确切地说，GPS信号比一个典型的电台要弱1000倍并且远100倍！因此，GPS信号"特别弱"，所以GPS基带实际上是在"大海里捞针"。 照片由美国国防部提供 ：GPS卫星系统 辅助GPS 　　辅助GPS (Assisted GPS)，或A-GPS，是一种利用辅助服务器来减少GPS确定某个位置所需时间的一种技术。当用户位于"市区峡谷"、头顶有浓密的树木覆盖、甚至在室内时，这种技术在用户定位方面很有用。辅助GPS应用越来越普遍，并且通常用于蜂窝网络的位置服务（LBS）。 　　与仅利用接收器自身的资源来计算接收器位置的自发式GPS系统不同，A-GPS系统可以从远程计算机（网络辅助服务器）获得帮助，这个计算机拥有较高的处理能力，并且能够接入参考网络。由于A-GPS接收器和辅助服务器分担任务，所以与依赖蜂窝网络覆盖情况的自发式GPS系统相比，它的过程更快、效率更高。 A-GPS系统提供的性能超过了相同的接收器在独立模式下的性能。例如，A-GPS系统获得初次位置读数的速度比自发式GPS系统要快得多：前者为1至2秒，而后者为40至50秒。 车载导航系统和便携式导航系统 　　GPS系统产生多个位置读数（经度、纬度、以及高度或海拔）。这些信息成为其它各种服务的基础。其中最受欢迎的服务就是导航服务，这种服务可以引导你从地点A到达地点B。它通常显示一张地图，但地图并不是一种必须的要求，因为声音导航服务（左转/右转）是一种比较有效的方法。 高质量的导航比较困难，要求各种资源准确无误，例如： 需要海量的数据结构以计算地点A到地点B的路线。 需要一个功能强大的CPU，以在屏幕上连续显示更新的地图。 需要巨大的存储空间来保存地图数据，能够容纳1GB以上的数据。 　　为此，许多GPS设备采用了基于AGPS网络的服务。当然，只有在连续网络连接的情况下-- 如移动电话，这种服务才可行。 国家海洋电子协会（NMEA） 　　一个基于GPS的系统一般由两个部分组成，即GPS引擎和在引擎上运行的服务应用程序（如在导航服务中）。系统的两个部分通常由不同的厂商提供。但是，这两个部分需要一个通用的界面协议。这个通用的界面协议是NMEA 0183标准，该标准由国家海洋电子协会（www.nmea.org）制定。定位的时候，NMEA报文包括各种数据，如视野中卫星的数目、卫星的信号强度、时间和接收器的位置。