面向物联网的基于用户面的A-GNSS定位业务研究_34页_1mb

面向物联网的基于用户面的 A-GNSS 定位业务研究总结

核心内容

本研究报告聚焦于物联网（IoT）应用场景下的定位需求，特别是针对如共享单车等设备的低成本、低功耗和高实时性要求。研究基于现有的 OMA SUPL 协议，提出针对物联网的用户面辅助定位协议要求，旨在简化物联网终端的实现并兼容标准 SUPL 服务器配置，为后续行业标准制定提供参考。

主要观点

• 定位技术多样性：物联网定位需结合多种技术，如 A-GNSS、基站定位、惯导系统等，以实现更精确和实时的定位服务。
• 用户面辅助定位：A-GNSS 用户面传输方式相比控制面方式具有更高的兼容性与工程实施便利性，适合物联网的大规模部署。
• SUPL 协议的演进：SUPL 协议已发展至 SUPL3.0，支持更广泛的定位方法与网络类型，包括 LTE、Wi-Fi 等。
• 简化与兼容性：为适应物联网的特殊需求，SUPL 协议在终端实现上进行了简化，保留了核心功能并兼容现有 SUPL 服务器架构。
• 消息流程与协议架构：SUPL 协议通过 TCP/IP 和 TLS 安全协议实现数据传输，其消息流程包括会话建立、辅助数据传输、定位计算与会话结束等步骤。

关键信息

定位技术简介

1. 卫星系统

   • GPS 是最早实现全球定位的系统，具备全天候、连续实时定位能力。
   • 北斗（BDS）是中国自主研发的卫星导航系统，支持全球组网。
   • 卫星定位误差包括系统误差和无线传输误差，可通过 A-GNSS 提供的辅助数据进行修正。

2. 无线网络定位

   • Cell-ID 定位技术适用于移动网络，精度较低但覆盖广泛。
   • OTDOA 技术利用基站间信号时间差，提高室内定位精度，但需基站支持。

3. A-GNSS

   • A-GNSS 通过无线网络传输辅助定位数据，显著提升 GNSS 的 TTFF 和定位精度。
   • A-GNSS 分为控制面和用户面两种传输方式，其中用户面适用于物联网。
   • SUPL 协议是 OMA 组织制定的用户面 A-GNSS 标准，已发展至 SUPL3.0。

4. DGNSS

   • DGNSS 通过差分校正数据提高定位精度，可达分米甚至毫米级别。
   • 但受限于多径干扰等因素，实际应用中精度仍有限。

5. 惯导系统

   • 惯导系统通过陀螺仪和加速计实现自主定位，但需周期性校准。

6. 融合定位

   • 实际应用中通常采用多种定位技术的融合，以提升定位性能和适用性。
   • A-GNSS 与 GNSS、惯导传感器结合使用，可提高定位效率与可靠性。

物联网定位需求与场景

1. 定位需求

   • 提供适合场景的定位精度和速度。
   • 支持多种定位方式，如单次定位、区域定位、周期定位等。
   • 对于终端开发、调试和维护要求简便。

2. 定位场景

   • 物联网设备如共享单车需支持高精度、低功耗的定位服务。
   • 适用于城市环境、室内、隧道等复杂场景。

3. 终端与服务器结构

   • 终端侧主要负责定位信息的收集与上报，使用 LBS 中间件进行管理。
   • 服务器侧负责定位数据处理、安全功能、漫游管理、服务管理等。

4. 终端定位软件模型

   • 软件分为定位模块与通信模块，支持多种定位方法。
   • 终端通过上报原始探测数据（如伪距、时间信息）并进行融合计算，实现高精度定位。

SUPL 协议版本演进

物联网 SUPL 终端技术要求

• 功能要求

  • 支持 A-GNSS (SET-Based) 作为必选功能。
  • 可选支持 A-GNSS (SET-Assisted)、OTDOA、ECID 等。
  • 支持 SET 发起的即时定位和区域触发定位。
  • 可选支持隐私功能、安全功能、触发功能等。

• 系统架构

  • SUPL 定位平台包含 SLC（SUPL 位置管理中心）和 SPC（SUPL 定位技术中心）。
  • SET 支持与 SLP 的交互，完成辅助数据传输与位置计算。

• 协议架构

  • SUPL 协议基于 TCP/IP，通过 TLS 确保安全传输。
  • 定位数据通过 RRLP、LPP、TIA-801 等协议封装，传输于 SUPL 协议之上。

• 消息流程

  • 终端通过 SUPL START 消息发起会话。
  • 服务器根据终端能力选择合适的定位协议。
  • 传输辅助数据，完成定位计算后通过 SUPL END 消息结束会话。

• ASN.1 消息描述

  • 根据功能需求，SUPLSET 可使用精简或完整 ASN.1 消息描述。
  • 不支持的消息类型在 ASN.1 中标记为 NULL，以确保与服务器兼容。
  • 消息包括 SUPLINIT、SUPLSTART、SUPLRESPONSE、SUPLPOSINIT、SUPLPOS、SUPLEND 等。

项目信息

• 研究单位：北京展讯高科通信技术有限公司、北京北斗星通导航技术股份有限公司、中国信息通信研究院、中国移动通信集团公司、大唐电信科技产业集团、高通无线通信技术(中国)有限公司、华为技术有限公司、深圳华大北斗科技有限公司、北京东方计量测试研究所。
• 项目参加人：武海峰、张晨光、师延山、张正烜、胡昌军、王小旭、全海洋、杜志敏、张维良、邬泳、许丽丽、高静波。
• 完成日期：2018年6月。

结论

本研究报告提出了面向物联网的基于用户面的 A-GNSS 定位业务方案，强调了低成本、低功耗与高实时性需求。通过简化 SUPL 协议的实现方式，使得物联网终端能够在不牺牲功能的前提下，实现与现有 SUPL 服务器的兼容。同时，结合多种定位技术，如 A-GNSS、OTDOA、ECID 等，提升了定位性能和适用性，为未来物联网定位技术的发展提供了理论与实践依据。