基于Android平臺(tái)的移動(dòng)通訊設(shè)備的GPS定位

文建欽

摘 要：Android 是開放的智能終端操作系統(tǒng)，在智能手機(jī)領(lǐng)域占有統(tǒng)治地位。Android可以嵌入不同的硬件平臺(tái)，提高設(shè)備終端的智能化。GPS定位技術(shù)是全球開放的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有體積小、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，基于Android平臺(tái)的移動(dòng)通訊設(shè)備的GPS定位系統(tǒng)具有很高的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：Android；GPS定位；移動(dòng)通訊設(shè)備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.233

功能化與智能化是移動(dòng)通訊設(shè)備領(lǐng)域的發(fā)展方向?，F(xiàn)階段，越來越多的制造廠商相繼推出了可結(jié)合GPS定位技術(shù)的移動(dòng)通訊產(chǎn)品。這一類產(chǎn)品主要是前裝產(chǎn)品，在移動(dòng)通訊設(shè)備出廠之前就有了，相對(duì)于后裝產(chǎn)品來說，這類產(chǎn)品跟相關(guān)平臺(tái)系統(tǒng)融為一體。Android平臺(tái)提供對(duì)GPS定位的支持，包括底層驅(qū)動(dòng)和上層應(yīng)用框架。通過在Android平臺(tái)提供基礎(chǔ)的GPS定位系統(tǒng)，具有整合產(chǎn)業(yè)鏈資源的優(yōu)勢(shì)。

1 我國Android移動(dòng)通訊設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

早在2009年中國聯(lián)通就組建了移動(dòng)通訊設(shè)備信息化專業(yè)團(tuán)隊(duì)，以GPS定位服務(wù)為依托，形成了包括移動(dòng)通訊設(shè)備遠(yuǎn)程服務(wù)維護(hù)、呼叫中心和車載內(nèi)容服務(wù)在內(nèi)的全方位解決方案。中國聯(lián)通已經(jīng)與上汽、特斯拉、寶馬等近20家國內(nèi)外移動(dòng)通訊設(shè)備廠商在Android平臺(tái)領(lǐng)域展開合作。中國電信針對(duì)不同的行業(yè)和用戶推出定制化方案。針對(duì)公共交通，中國電信提出“無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)”，可實(shí)現(xiàn)視頻圖像和定位信息實(shí)時(shí)上傳至調(diào)度中心平臺(tái)，經(jīng)過處理后，調(diào)度中心平臺(tái)將GPS數(shù)據(jù)傳到電子站牌，發(fā)布車輛的車流量、客容量、車速、站臺(tái)候車人數(shù)等信息。中國移動(dòng)目前正面向Android平臺(tái)布局三大產(chǎn)品線，第一條是與移動(dòng)通訊設(shè)備廠商合作的解決方案，第二條是位置安防，第三條是個(gè)人產(chǎn)品和行業(yè)解決方案。

以BAT（百度、阿里巴巴、騰訊）為首的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也進(jìn)入移動(dòng)通訊設(shè)備行業(yè)，并在傳統(tǒng)的GPS定位系統(tǒng)中植入生活服務(wù)、位置服務(wù)、搜索服務(wù)等應(yīng)用，以搶占新的互聯(lián)網(wǎng)入口。百度以百度地圖打入Android平臺(tái)，同時(shí)研發(fā)自己的無人駕駛技術(shù)。阿里巴巴的目標(biāo)在Android數(shù)據(jù)服務(wù)市場(chǎng)，2014年底，阿里巴巴推出了全新的移動(dòng)通訊設(shè)備可穿戴設(shè)備“智能盒子”及App“智駕行”，以此來打開后裝移動(dòng)設(shè)備GPS領(lǐng)域的個(gè)人用戶市場(chǎng)。騰訊更看重車與人、車與手機(jī)的互聯(lián)。雖然Android+GPS的前景十分美好，產(chǎn)業(yè)鏈的各行業(yè)、企業(yè)都在積極布局，但是目前我國移動(dòng)通訊設(shè)備領(lǐng)域的發(fā)展仍處于初級(jí)階段。其產(chǎn)業(yè)鏈涉及的行業(yè)、企業(yè)基本上各自為戰(zhàn)，信息共享程度低，眾多企業(yè)的技術(shù)接口不統(tǒng)一，用戶的體驗(yàn)差，商業(yè)模式不成熟等等諸多問題有待解決。

2 Android移動(dòng)通訊設(shè)備的GPS定位技術(shù)分析

基于Android平臺(tái)的GPS技術(shù)研制主要分為兩種，第一種是仿真難度較大的GPS信號(hào)模擬器的研究，第二種是GPS數(shù)字中頻信號(hào)源的研究。GPS信號(hào)模擬器，能夠根據(jù)用戶的狀態(tài)信息如用戶場(chǎng)景和動(dòng)態(tài)，產(chǎn)生滿足任意接收時(shí)刻載體上的GPS天線所接收到的信號(hào)，仿真接收信號(hào)的多普勒、C/A碼相位、GPS衛(wèi)星星座狀態(tài)等信息。除此之外，高動(dòng)態(tài)GPS信號(hào)模擬器的研究還涉及到諸多的系統(tǒng)建模，包括用戶動(dòng)態(tài)、場(chǎng)景建模，多徑信號(hào)建模，電離層、對(duì)流層建模以及衛(wèi)星鐘差的建模等。GPS數(shù)字中頻信號(hào)源，其研究的難度相對(duì)較低，相比于高動(dòng)態(tài)GPS信號(hào)模擬器，沒有涉及到用戶高動(dòng)態(tài)的建模等工作，但是在較為簡(jiǎn)單的場(chǎng)景下，可以產(chǎn)生任意接收時(shí)刻的信號(hào)，且能進(jìn)行接收機(jī)的驗(yàn)證工作。

國外很早開展了Android平臺(tái)的GPS定位系統(tǒng)的研究工作，技術(shù)已比較成熟，如英國SPIRENT公司研制的GSS系列信號(hào)模擬器，其中GSS6560最具代表性，該模擬器是多信道高靈活性GPS/SBAS仿真系統(tǒng)，配合軟件SimGEN，用戶可以全面地控制測(cè)試場(chǎng)景的創(chuàng)建，適于接收機(jī)開發(fā)或檢驗(yàn)，讓用戶實(shí)時(shí)仿真衛(wèi)星信號(hào)。國外對(duì)于GPS信號(hào)的仿真起步較早，在理論和設(shè)備開發(fā)上都取得了豐碩的成果，GPS信號(hào)的仿真也較為完善，例如復(fù)雜的多徑建模，電離層、對(duì)流層建模、高動(dòng)態(tài)建模等。2010年，DavidA.Hall介紹了Averna公司開發(fā)的一款基于NI射頻測(cè)試平臺(tái)的錄播式模擬器，其為模擬器的研制提拱了另一種新思路。國外NAVSYS公司也一直致力于混合架構(gòu)的GPS信號(hào)仿真，其模擬器大多采用“Matlab+DSR”存儲(chǔ)器式的結(jié)構(gòu)。

在國內(nèi)，針對(duì)Android移動(dòng)設(shè)備GPS定位中存在的不同信號(hào)延遲、衛(wèi)星坐標(biāo)位置計(jì)算量大、迭代次數(shù)多等特點(diǎn)，有學(xué)者提出了在精度要求不是很高的條件下，采用插值、擬合等優(yōu)化算法以減少計(jì)算量。利用VisualC++實(shí)現(xiàn)了Android移動(dòng)設(shè)備的高動(dòng)態(tài)GPS信號(hào)模擬器的上位機(jī)軟件，設(shè)計(jì)了各種動(dòng)態(tài)，計(jì)算出各種運(yùn)動(dòng)軌跡通過串口發(fā)送給DSP進(jìn)行實(shí)際地面半實(shí)物模擬仿，并用matlab軟件對(duì)自研模擬器和思博倫模擬器測(cè)試后的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真和驗(yàn)證。同時(shí)，也有研究通過分析衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和接收機(jī)的位置關(guān)系分析了信號(hào)傳播時(shí)間的迭代計(jì)算方法，以移動(dòng)設(shè)備中頻GPS信號(hào)模型為基礎(chǔ)構(gòu)建了一種數(shù)字中頻GPS信號(hào)軟件模擬器，并用數(shù)字內(nèi)插的方法產(chǎn)生GPS中頻模擬信號(hào)來節(jié)省資源、擴(kuò)展多模衛(wèi)星信號(hào)模擬器、通過計(jì)算機(jī)模擬高保真環(huán)境并移植到Android設(shè)備中進(jìn)行驗(yàn)證。

3 結(jié)語

綜上所述，基于Android平臺(tái)的移動(dòng)設(shè)備GPS定位開發(fā)研制主要是借助模擬器計(jì)算用戶輸入的參數(shù)，通過用戶直接設(shè)置初始化參數(shù)、衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、接收機(jī)位置的設(shè)置、載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)、仿真初始時(shí)刻設(shè)置、信道參數(shù)設(shè)置，經(jīng)過底層模型生成信號(hào)參數(shù)，仿真產(chǎn)生載波、碼、導(dǎo)航電文并進(jìn)行BPSK調(diào)制，最終生成中頻信號(hào)源，這對(duì)快速驗(yàn)證模擬器思路和硬件模擬器的研制指導(dǎo)，及研究GPS接收機(jī)捕獲、跟蹤和定位解算算法有一定的參考意義。

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