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GNSS asistido

GPS asistido

El GNSS asistido ( A-GNSS ) es un sistema de aumentación GNSS que a menudo mejora significativamente el rendimiento inicial (es decir, el tiempo hasta la primera fijación (TTFF)) de un sistema global de navegación por satélite (GNSS). A-GNSS funciona proporcionando los datos necesarios al dispositivo a través de una red de radio en lugar del lento enlace satelital, esencialmente "calentando" el receptor para una solución. Cuando se aplica al GPS , se le conoce como GPS asistido o GPS aumentado (abreviado generalmente como A-GPS y menos comúnmente como aGPS ). Otros nombres locales incluyen A-GANSS para Galileo y A-Beidou para BeiDou.

A-GPS se utiliza ampliamente con teléfonos móviles con capacidad GPS , ya que su desarrollo se aceleró por el requisito del 911 de la FCC de EE. UU . de poner los datos de ubicación de los teléfonos móviles a disposición de los operadores de llamadas de emergencia. [1]

Fondo

Todo dispositivo GPS requiere datos orbitales de los satélites para calcular su posición. La velocidad de datos de la señal del satélite es de sólo 50 bits/s, por lo que descargar información orbital como efemérides y el almanaque directamente desde los satélites suele llevar mucho tiempo, y si las señales del satélite se pierden durante la adquisición de esta información, se descarta y el sistema independiente tiene que empezar desde cero. En condiciones de señal excepcionalmente pobres, por ejemplo en áreas urbanas, las señales de los satélites pueden exhibir una propagación por trayectos múltiples donde las señales saltan de las estructuras o se ven debilitadas por las condiciones meteorológicas o las copas de los árboles. Algunos navegadores GPS autónomos utilizados en malas condiciones no pueden fijar una posición debido a la fractura de la señal del satélite y deben esperar a que la recepción del satélite sea mejor. Una unidad GPS normal puede necesitar hasta 12,5 minutos (el tiempo necesario para descargar el almanaque GPS y las efemérides ) para resolver el problema y poder proporcionar una ubicación correcta. [2]

Operación

En A-GPS, el operador de red implementa un servidor A-GPS , un servidor de caché para datos de GPS. Estos servidores A-GPS descargan la información orbital del satélite y la almacenan en la base de datos. Un dispositivo compatible con A-GPS puede conectarse a estos servidores y descargar esta información utilizando portadores de radio de red móvil como GSM , CDMA , WCDMA , LTE o incluso utilizando otros portadores de radio como Wi-Fi o LoRa . Normalmente la velocidad de datos de estos portadores es alta, por lo que descargar información orbital lleva menos tiempo. La utilización de este sistema puede tener un coste para el usuario. A efectos de facturación, los proveedores de red suelen contar esto como un acceso a datos , lo que puede costar dinero, dependiendo de la tarifa . [3]

Para ser precisos, las funciones de A-GPS dependen principalmente de una red de Internet o de una conexión a un ISP (o CNP, en el caso de un CP/dispositivo de telefonía móvil vinculado a un servicio de datos de un proveedor de red celular). Un dispositivo móvil con solo un receptor de radio frontal L1 y sin motor de adquisición, seguimiento y posicionamiento GPS solo funciona cuando tiene una conexión a Internet con un ISP/CNP, donde la posición fija se calcula fuera del dispositivo. No funciona en zonas sin cobertura ni conexión a Internet (ni torres de estaciones base transceptoras (BTS) cercanas, en el caso del área de cobertura del servicio CNP). Sin ninguno de esos recursos, no puede conectarse a los servidores A-GPS que suelen proporcionar los CNP. Por otro lado, un dispositivo móvil con un chipset GPS no requiere conexión de datos para capturar y procesar datos GPS en una solución de posición, ya que recibe datos directamente de los satélites GPS y es capaz de calcular una posición por sí mismo. Sin embargo, la disponibilidad de una conexión de datos puede ayudar a mejorar el rendimiento del chip GPS en el dispositivo móvil.

Modos de operacion

La asistencia se divide en dos categorías:

Basado en estación móvil (MSB)
Información utilizada para adquirir satélites más rápidamente.
  • Puede suministrar datos orbitales o almanaque para los satélites GPS al receptor GPS, lo que permite que el receptor GPS se sincronice con los satélites más rápidamente en algunos casos.
  • La red puede proporcionar la hora precisa.
Asistida por estación móvil (MSA)
Cálculo de posición por parte del servidor utilizando información del receptor GPS.
  • El dispositivo captura una instantánea de la señal GPS, con el tiempo aproximado, para que el servidor la procese posteriormente en una posición.
  • El servidor de asistencia tiene una buena señal de satélite y una gran potencia de cálculo, por lo que puede comparar señales fragmentarias que se le transmiten.
  • Las coordenadas estudiadas y precisas de las torres del sitio celular permiten un mejor conocimiento de las condiciones ionosféricas locales y otras condiciones que afectan la señal GPS que el receptor GPS solo, lo que permite un cálculo más preciso de la posición.

No todos los servidores A-GNSS proporcionan funcionamiento en modo MSA debido al coste computacional y al número cada vez menor de terminales móviles incapaces de realizar sus propios cálculos. El servidor SUPL de Google es uno que no lo hace.

Un receptor típico habilitado para A-GPS utiliza una conexión de datos (Internet u otra) para comunicarse con el servidor de asistencia para obtener información sobre aGPS. Si también tiene un GPS autónomo en funcionamiento, puede utilizar un GPS independiente, que a veces tarda más en repararse por primera vez , pero no depende de la red y, por lo tanto, puede funcionar más allá del alcance de la red y sin incurrir en tarifas por uso de datos. [3] Algunos dispositivos A-GPS no tienen la opción de recurrir a GPS independiente o autónomo.

Tecnologías relacionadas

Muchos teléfonos móviles combinan A-GPS y otros servicios de localización, incluido el sistema de posicionamiento Wi-Fi y la multilateración de sitios celulares y, en ocasiones, un sistema de posicionamiento híbrido . [4]

El GPS de alta sensibilidad es una tecnología aliada que aborda algunos de estos problemas de una manera que no requiere infraestructura adicional. Sin embargo, a diferencia de algunas formas de A-GPS, el GPS de alta sensibilidad no puede proporcionar una solución instantánea cuando el receptor GPS ha estado apagado durante algún tiempo.

Estándares

Los protocolos A-GPS son parte del protocolo de posicionamiento definido por dos organismos de estandarización diferentes, 3GPP y Open Mobile Alliance (OMA) .

Protocolo del plano de control
Definido por el 3GPP para varias generaciones de sistemas de telefonía móvil. Estos protocolos están definidos para redes con conmutación de circuitos . Se han definido los siguientes protocolos de posicionamiento.
  • RRLP : 3GPP definió RRLP (Protocolo de ubicación de recursos de radio) para admitir el protocolo de posicionamiento en redes GSM.
  • TIA 801: la familia CDMA2000 definió este protocolo para redes CDMA 2000.
  • Protocolo de posición RRC: 3GPP definió este protocolo como parte del estándar RRC para la red UMTS .
  • LPP: protocolo de posicionamiento LPP o LTE definido por 3GPP para redes LTE .
Protocolo de plano de usuario
Definido por OMA para soportar protocolos de posicionamiento en redes de conmutación de paquetes . Se han definido tres generaciones de protocolo Secure User Plane Location (SUPL), desde la versión 1.0 a la 3.0.

SUPL

El protocolo SUPL (Secure User Plane Location), a diferencia de sus equivalentes de plano de control restringidos a redes móviles, se ejecuta en la infraestructura TCP/IP de Internet . Como resultado, su aplicación va más allá del uso previsto originalmente para dispositivos móviles y puede usarse en computadoras de uso general. [5] SUPL 3.0 legitima dicho uso agregando permiso para conexiones WLAN y de banda ancha. [6]

Las acciones definidas por SUPL 3.0 incluyen una amplia gama de servicios como geofencing y facturación. Las funciones A-GNSS se definen en el Grupo Funcional de Posicionamiento SUPL. Incluye: [6]

Los detalles de la comunicación se definen en el subestándar ULP (Protocolo de ubicación de plano de usuario) de la suite SUPL. En diciembre de 2018, los sistemas GNSS admitidos incluyen GPS, Galileo, GLONASS y BeiDou. [6]

Ver también

Referencias

  1. ^ "GPS asistido: un enfoque de baja infraestructura". Mundo GPS. 1 de marzo de 2002 . Consultado el 11 de junio de 2008 .
  2. ^ "Usuario de NavCen GPS. 3.5.3 Colección de almanaques" (PDF) . Navcen.uscvg.gov . Consultado el 2 de abril de 2017 .
  3. ^ ab Bajo, Aloysius. "Los telefonos". CNET . Consultado el 2 de abril de 2017 .
  4. ^ "Secretos del iPhone, secretos del iPad y secretos del iPod Touch". Edepot.com . 30 de septiembre de 2010 . Consultado el 2 de abril de 2017 .
  5. ^ Fernández-Prades, Carles (17 de julio de 2022). "Parámetros globales del receptor". GNSS-SDR .
  6. ^ abc "Arquitectura de ubicación segura del plano de usuario: versión candidata 3.0 [OMA-AD-SUPL-V3_0-20110920-C]" (PDF) . Alianza Móvil Abierta . 20 de septiembre de 2011.(conjunto de todos los estándares)