Czym jest Assisted GPS i czy warto go stosować?

W poradniku na temat nawigacji samochodowej pokazaliśmy, że łapanie fixa (pierwsze określenie lokalizacji) może trwać od kilku sekund do nawet kilkunastu minut. Wynika to z tego, że odbiornik zanim rozpocznie wyznaczanie pozycji, musi posiadać dokładne informacje na temat położenia satelitów. Standardowo dane te pobierane są z satelitów w tzw. depeszy nawigacyjnej. Jednak prędkość transmisji jest tutaj na tyle mała (50 bit/s), że proces ten może trwać od 1 minuty (informacje o efemerydach) do 12,5 minut (pobieranie almanach). Czas ten może się znacznie wydłużyć ze względu na złą jakość sygnału, na co wpływają warunki atmosferyczne, ukształtowanie terenu oraz sąsiedztwo wysokich budynków.

Podstawowe zadanie A-GPS

Tutaj pojawia się system A-GPS (ang. Assisted GPS, zwany również AGPS, A GPS), który ma za zadanie pobierać informacje o stanie konstelacji oraz parametrach lotu satelitów ze specjalnych serwerów operatorów komórkowych. Dlaczego? Otóż transmisja internetowa za pośrednictwem sieci GSM jest znacznie szybsza niż wspomniana już transmisja z satelitów nawigacyjnych. Aby uzmysłowić sobie jak jest to ważne, przypomnijmy sobie ile dokładnie może trwać pierwsze uruchamianie odbiornika GPS, w zależności od czasu jaki upłynął od ostatniego kontaktu z satelitami.

* w zależności od warunków w jakich dokonujemy pomiarów, czas łapania fixa może się znacznie wydłużyć

Teraz warto zauważyć, że np. w przypadku „zimnego startu”, a więc trybu w jakim najczęściej uruchamiana jest nawigacja, z pomocą Assisted GPS jesteśmy w stanie przyspieszyć łapanie fixa z kilku minut do kilkunastu sekund.

Schemat powyżej prezentuje koncepcję działania technologii Assisted GPS

Pomoc przy niewystarczającej liczbie satelitów

Jednak szybsze określanie pierwszej lokalizacji, to nie jedyna zaleta A-GPS. W terenach wysoko zurbanizowanych - i to nawet przy uwzględnieniu różnych systemów nawigacji satelitarnej – widoczność satelitów jest znacznie ograniczona. Jak dobrze wiadomo, do wyznaczenia pozycji w dwóch wymiarach (długość i szerokość geograficzna), konieczny jest kontakt odbiornika z przynajmniej 3 satelitami, jednak w niesprzyjających warunkach czasami nawet i o to trudno. Tutaj również z pomocą może przyjść nam A-GPS. Otóż jeżeli odbiornik ze względu na przeszkody terenowe ma kontakt tylko z 2 satelitami, to wtedy jedna ze stacji przekaźnikowych operatora komórkowego (BTS) może symulować 3 satelitę. Nie jest to zbyt trudne do osiągnięcia, gdyż każdy z BTS-ów posiada swój własny identyfikator oraz znane jest jego dokładne położenie. Natomiast odległość wyznaczana jest na podstawie siły sygnału. Należy jednak pamiętać, że rozwiązanie takie ma pewne niedociągnięcia, co skutkuje spadkiem dokładność wyznaczania pozycji - zwykle 20 – 50 metrów przy sygnale o dobrej jakości.

Dodatkowe zadania oraz koszty

Assisted GPS może też być w stanie przesyłać - za pomocą sieci GSM - różnego rodzaju poprawki, np. jonosferyczne, a także fazy kodów satelitów oraz korekcję czasu.

A co z kosztami? Otóż są one związane z transmisją danych za pomocą internetu mobilnego. Jedno połączenie A-GPS z internetem skutkuje pobraniem około kilkunastu kilobajtów danych. Na obecne standardy nie jest to dużo, zwłaszcza gdy pakiet 1 GB danych możemy kupić już za około 10 zł.

Pamiętajmy, że Assisted GPS nie jest substytutem dla systemu GPS. A-GPS pełni jedynie rolę pomocniczą, przede wszystkim poprzez przyspieszenie łapania fixa.

Pozycjonowanie hybrydowe

Warto dodać, że istnieje techniczna możliwość wyznaczania pozycji tylko na podstawie odległości telefonu komórkowego od stacji przekaźnikowych GSM, z czego np. korzysta wiele aplikacji internetowych instalowanych na smartfonach. Jednak możemy w ten sposób uzyskać jedynie przybliżoną lokalizację. 

Telefony mogą także określać swoją lokalizację na podstawie odległości od nadajników WiFi - jest to tzw. Wi-Fi positioning system (WPS), znany również jako WiPS/WFPS. Rozwiązanie to sprawdza się w zamkniętych budynkach, gdzie jest duże nasycenie punktami dostępowymi Wi-Fi, natomiast brak jest zasięgu z satelitów GPS. Dzięki WPS uzyskujemy dokładność w granicach 5 - 15 metrów, przy zasięgu około 150 metrów.

Te dwie wymienione powyżej metody mogą określać pozycję autonomicznie, bez korzystania z GPS. Dlatego nie zalicza się ich do technologii A GPS.

W telefonach komórkowych można jednak stosować połączenie różnych metod lokalizacji, np. system GPS z pomocnicznym A GPS, WPS oraz lokalizację na podstawie odległości od stacji BTS. Rozwiązanie takie nosi nazwę pozycjonowania hybrydowego.