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摘要：随着城市化进程的加速，人们对于定位导航的需求越来越多，促使基于位置服务的相关技术得到了飞速的发展。无线定位业务作为定位服务的重要组成部分，市场竞争和用户需求两大因素促进着该业务的广泛开展。基于AGPS的无线混合定位系统，是实现对移动终端进行实时定位和查询的综合信息服务系统。系统结合了定位技术和基于网络的无线地面定位技术，能够实现对移动终端的快速准确定位。混合定位系统由服务器和移动终端组成。服务器负责控制终端定位流程。并根据终端所收集上来的各种数据，利用算法计算并最终确定终端的位置信息和轨迹信息。终端根据服务器的指令收集卫星数据，并记录信息。本文通过对AGPS系统功能的介绍及案例分析，探究其实际应用的规范，给行业技术应用提供参考。

关键词：AGPS；系统功能；应用规范；GPS

1. AGPS系统介绍

1.1  AGPS功能简介

A-GPS定位技术指网络与终端交互获取终端的高精度位置信息（如，GPS位置信息）的定位技术和网络辅助终端计算GPS位置的定位技术。AGPS系统是实现高精度定位功能的能力平台。业务平台通过LSP平台接入，LSP与AGPS系统连接实现高精度定位，平台不包含业务接入鉴权、被定位用户隐私检查等功能。AGPS定位包括网络发起的定位和终端发起的定位，网络发起的定位由业务平台通过LSP平台与AGPS系统、终端交互实现，终端发起的定位由终端通过GPRS/GSM/TD-SCDMA/LTE/WiFi网络将定位请求发送到AGPS定位平台并与LSP交互实现。AGPS系统由GPS参考网、AGPS定位平台组成。GPS参考网提供定位所需的辅助数据，AGPS定位平台与GPS参考网、LSP、业务平台、终端交互定位消息、辅助数据并完成定位。GPS参考网络包括GPS接收机和GPS接收机管理平台AGPS定位平台由SLC和SPC组成。SLC负责提供与LSP、业务平台、终端的接口，SPC负责从GPS参考网获得辅助数据并传送辅助数据到终端完成定位计算。AGPS定位平台与无线承载网络无关，适用于LTE网络，WiFi网络，TD-SCDMA网络和GSM网络。在室外等空旷地区，其精度在正常的GPS工作环境下，可达10米左右，堪称目前定位精度最高的一种定位技术。该技术的另一优点为：首次捕获GPS信号的时间一般仅需几秒，不像GPS的首次捕获时间可能要2～3分钟。

1.2技术应用

A-GPS定位技术的主要功能是能够为终端用户提供高精度的位置信息。移动运营商采用基于A-GPS定位技术的位置服务后，终端用户可以方便快捷地获知自己或他人当前所处的位置，特别适用于车辆跟踪与导航系统以及具有特殊任务的车辆（运钞车、救护车、消防车等），能够大幅度提高车辆安全、运输效率和服务质量。目前，国内移动通信市场日益发展，中国移动和中国联通都制订和推出了各自的A-GPS方案。

AGPS系统中的GPS参考网络为提供广域辅助信息的系统，独立于AGPS定位平台。主要由GPS接收机和GPS接收机管理平台组成。GPS接收机管理平台负责在接收到GPS卫星数据后，根据不同的数据包进行数据校正、纠错、转换，依据协议格式转换成不同的消息格式，然后将这些封装好的消息发送到LSP平台。GPS参考网可以为AGPS定位平台提供基准时间，供终端依此捕获卫星并和AGPS定位平台共同完成MSA或MSB模式下的定位计算。也可以从时间同步网络（NTP服务器）中取得基准时间。AGPS技术的优势在于将传统的GPS卫星定位系统与移动蜂窝系统相融合，通过移动通信网络的辅助，能够大大降低首次锁定位置的时间。目前，中国挂牌的三家移动通信运营商中，中国移动通信、中国联合通信采用GSM网络，中国电信则采用CDMA网络.CDMA和GSM网络结构都符合典型的数字蜂窝移动通信的网络结构。

1.3  AGPS定位平台

AGPS定位平台通过GPS参考网取得辅助数据，经过移动网络传送给AGPS终端完成高精度的定位。与传统的GPS技术相比，由于AGPS定位平台传送辅助数据，AGPS终端搜索卫星信号的时间将减少，耗电量将减小。

A-GPS的定位计算可以分为MSB方式和MSA方式。在MSB方式中，终端获得AGPS定位平台送来的辅助数据，位置计算由终端完成；在MSA方式中，位置计算由网络基于SET提供的测量数据完成。

现阶段AGPS定位平台提供单次定位，定位类型分别为网络发起的定位和终端发起的定位。AGPS定位平台可分为两个模块，具体功能如下：

SLC具体功能：

提供与LSP的Lp接口，负责接收从LSP传送的定位请求，并将位置结果发送给LSP；

提供与LSP的Lr接口，负责根据Lid从LSP平台获得终端的粗精度位置信息；

提供计费功能，能够提供AGPS平台的计费话单。现阶段未与BOSS连接，此项提供话单功能可配置，在需要时配置为开通。

提供统计功能，负责提供分省统计定位次数、定位类型、成功次数、失败次数、回退CellID平台定位次数、响应时长。

SPC具体功能：

从GPS参考网获取辅助数据，如星历数据、标准时间等；

传送辅助数据到终端供终端进行定位计算，必须提供辅助数据配置项：对于终端发起的定位，辅助数据中是否提供参考位置（Reference Location）给AGPS终端。

提供与终端的接口Lup，负责接收从终端传送的定位请求，并将辅助数据提供给终端供终端计算位置信息；要求AGPS定位平台必须同时支持SUPL1.0、SUPL2.0协议；

获得辅助数据在MSA模式下计算位置。对于单次定位，定位时长不超过40s。

2. AGPS 测试与标准

2.1  AGPS 服务的分类

根据定位方式的不同，AGPS 可以分为移动台辅助定位（MSA），基于移动台的定位（MSB），MSA 模式指的是终端从定位服务器取得辅助数据并将粗略的卫星接收信号测量结果发回给定位服务器，由定位服务器来进行位置计算，MSA 模式主要用于紧急事件的定位；而 MSB 模式则是移动终端根据定位服务器发送的辅助数据完成位置计算的工作，主要用于商业服务。

根据辅助信息发送网络的不同，AGPS 可以分为控制面（Control Plane）和用户面（User Plane），控制面 AGPS 指的是辅助信息通过移动网络 CS 域连接发送，此 CS 域连接可以是语音通话或者短消息；用户面 AGPS 则是通过 PS 域连接发送辅助信息，即通过数据连接的方式进行传输，目前用户面 AGPS 就是开放移动联盟（OMA：Open Mobile Alliance）组织推动的安全的用户面定位服务 （SUPL：Secure UserPlane Location）。

根据定位请求发起方的不同，AGPS 可分为终端发起请求模式和网络发起请求模式。终端发起请求模式在控制面中被称为 Mobile Originated Location Request （MO- LR），在用户面中则是 Set Initialed（SI）；网络发起请求在控制面为 Mobile Terminated Location Request（MT- LR），在用户面则为 Network Initialed（NI）。

2.2测试与标准

控制面测试。目前控制面的传导测试标准主要是由 3GPP 组织发布的3GPP 34.171，3GPP 34.123以及 3GPP，51.010，其中 34.171 以及 34.123 针对的是 WCDMA 制式而51.010针对GSM制式。

传导测试分为协议测试和性能测试。协议测试：协议测试指的是 3GPP 34.123以及3GPP 51.010 协议70章的 7，8，9 节所包括的全部测试用例，分为 MSA和MSB两部分，每一部分均包括 MT- LR 和 MO- LR 两种模式的测试，主要关注的是DUT 对定位服务器各种不同的 AGPS 信令的反应，包括常规 AGPS 定位，缺乏辅助数据，接收定位服务器消息提醒，通过 UI 界面与定位服务器交互等。

性能测试。性能测试关注的是 DUT 的 AGPS 的定位性能，所有的测试例均为网络发起请求模式，同样分为 MSA 和 MSB 部分，除了定位模式意外，两部分测试内容完全一样，WCDMA 部分为 3GPP 34.171 协议 5.2 至 5.6 的测试例，GSM部分为 3GPP 51.010协议中 70.11.5 至 70.11.8 部分的测试例。包括在卫星功率下的定位性能，理想卫星功率下的定位性能，动态卫星功率的定位性能，多径干扰下的定位性能以及移动场景下的定位性能。

辐射测试。在真实的环境中，影响 AGPS 性能的因素主要有天线的性能，射频电路，使用者也就是人手或是人头对接收的影响，传导的性能测试只能评估终端GPS 接收机的性能，而无法评估真实环境对 GPS 天线造成的影响。而辐射测试是在传导测试的基础上，通过对真实空间以及人头人手的模拟来评估 AGPS天线的性能。

用户面测试。与控制面一样，用户面测试也分为传导测试和辐射测试。用户面传导测试分为两个部分。占比重较大的部分是个人通信服务型号认证评估委员会（PTCRB：PCS Type Certification Review Board）和全球认证论坛（GCF：Global Certification Forum）等认证组织要求的用户面传导测试，这一部分测试依据是由 OMA 组织发布的 SUPL 协议测试标准 SUPL 1.0，随着 LTE 的发展，作为 LTE 用户面测试的 SUPL 2.0 将渐渐取代 SUPL 1.0。另外，OMA 组织发布的增强型 SUPL （Enhance SUPL）协议测试作为各个运营商独立的认证部分也是用户面传导测试的重要组成部分。目前，只有少数终端厂商的内部质量管理对用户面辐射测试即 SUPL OTA 测试有要求，除了要求DUT 与服务器建立 IP 连接，通过 SUPL 信令交互的方式进行定位，采用的测试方法与控制面的 AGPSOTA 测试完全相同。

2.3  AGPS定位的规范操作

AGPS定位平台和终端通过TLS连接确保安全连接。终端认证服务器：AGPS终端与AGPS服务器作TLS连接时，终端认证服务器证书。AGPS定位平台安装服务器证书，由二级CA颁发，终端安装CA一级根证书，终端通过验证服务器（即AGPS定位平台）证书的合法性验证AGPS定位平台的合法性。

服务器认证终端（可选）。AGPS服务器通过移动网络承载机制认证终端。AGPS服务器访问Radius/Diameter服务器如果能获取到终端IP地址对应的MSISDN，则终端认证成功；如果未能获得终端的MSISDN，则终端认证失败，服务器不接收当前会话。由于服务器地址修改（从IP地址改至FQDN），AGPS服务器有两张证书。AGPS服务器必须支持RFC4366 Transport Layer Security （TLS） Extensions，即服务器根据终端所告知其所使用的服务器地址，选择正确的服务器证书；如果终端未告知服务器其所使用的服务器地址，则使用默认的服务器证书。

3.AGPS在实际应用中的研究（本文以汽车定位为例）

案例选用了混合定位技术--AGPS和起源蜂窝小区CELL-ID 技术混合定位，可简称为网络辅助混合定位。它是一种混合了基于网络的地面定位和网络辅助的GPS定位的技术。该技术结合了地面定位技术和卫星定位的优点，在野外，可以利用GPS定位提供高精度的位置信息，同时网络侧可以提供辅助信息来缩短定位时间和提高定位精度;在城市，可以利用基站密集的优势，提供基于基站信号，或者GPS和基站信号混合的方式定位，实现在复杂环境下（如室内、城市高楼之间）的精确定位。

在系统中，直于汽车中的移动终端内置SIM卡，处于移动网络中，服务器通过设备同时接入移动网络和互联网（Internet），终端与服务器之间的通过这两个网络实现通信。服务器在定位过程中需要与位置信息平台（运营商提供）和接收机交五获取定位辅助信息，帮助终端完成定位并获得结果，同时，向客户提供查询定位结果的服务。当用户打开终端，终端开始进行一些初始化工作，包括检查SIM卡工作情况、建立工程模式、检查GSM网络情况等，同时立即向服务器发起AGPS定位请求。服务器根据终端发出的定位请求，启动参考站服务器程序，从参考站数据库里获得各种辅助定位的数据发给终端，终端利用辅助定位数据计算出自身所处的位置（包括经度、纬度、高度和时间），之后将结果通过自定义的消息格式发送给服务器。

拥有此终端的用户和服务器交互，通过短信方式或者WEB登录的方式向服务器发起查询终端位置的请求之后等待服务器返回定位结果，总体分析来说：

（1）拥有定位终端的用户除了开启终端外，与终端的直接关系不大。主要是与服务器保持联系，可以通过两种方式：短信方式和WEB登录方式向服务器发起查询终端位置信息的请求。

（2）终端与服务器的交五主要由两个过程。在进行AGPS定位过程中，终端和服务器的交互过程很复杂，但对终端来说是透明的，终端只需要向服务器发出定位请求，之后等待计算定位结果即可。

（3）移动位置信息根据服务器发过来的终端所在小区的CELLID号，给予服务器一些小区信息数据，成为AGPS定位的辅助数据。

（4）参考站将搜索到的原始GPS数据存储在服务器的参考站数据库里。

（5）服务器是混合定位系统功能调度的核心。对终端的定位应遵循“首先尝试标准的AGPS定位（可见GPS卫星>=4颗），其次专用AGPS可用性增强定位（0颗<可见GPS卫星<4颗），最后使用CELLID 定位”的规则。当终端接收到1颗或同时收到1颗以上不同GPS卫星信号且有移动通信信号的情况下，服务器均可以完成对终端的定位工作。在终端搜索到0颗GPS卫星或者移动通信信号很差时，终端进行自主上报CELLID结果，这时，服务器使用开放的CELLID定位技术，可以实现对终端位置的预估。由上述分析可知，混合定位系统应至少支持如下功能组件：

在服务器无法响应时终端的AGPS定位时，终端自动转成AUTO定位模式；

定位不成功时启动终端的CELLID定位功能；

用户通过混合定位系统启动/停止终端的电量告警功能；

用户通过混合定位系统启动/停止终端的温度告警功能；

混合定位系统启动/停止夜间行车报警；

混合定位系统将终端的位置信息显示在电子地图上；

混合定位系统将终端在一段时间内的轨迹信息显示在电子地图上；

混合定位系统向用户提供短信查询终端位置信息；

混合定位系统向用户提供网页查询终端位置信息。

混合定位系统服务器的IP固定，以保证终端可以可靠地与服务器进行MSB定位流程交互；服务器的短消息接入号码固定，以及时有效地完成用户发起的查询请求和终端自主上报定位结果的请求。

此系统由定位服务器组和移动终端组成，移动终端实现定位并向服务器上报定位结果，服务器协助终端完成定位，储存定位结果，并提供接口方便用户以短消息或网页方式查询终端的实时位置信息和历史轨迹。终端与服务器之间的通信通过移动通信 网络进行，服务器和外部设备接收机，位置信息平台等之间的通信通过互联网进行。该定位系统的特点在于不仅精度高，而且覆盖能力强。

4.结论

综上所述，基于AGPS定位系统，能够实现方便快捷的个人出行和智能化的无人监护，对改善现在大中型城市的拥堵状况有着非常重要的现实意义。新时代物联网及计算机技术发展迅速，基于云计算的AGPS系统具有如下优点：移动车载用户的流动性，可以保证采样数据基本覆盖城市的各条道路，信息覆盖全面。AGPS定位耗时短，可快速定位、采样，从而提高信息的实时性。AGPS定位精度高，提供的道路信息准确。系统可扩展到交通监控等领域，应用面广。同时定位服务的文件规范性仍需根据技术的实时检测进行不断地修改和更新。

参考文献

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