中華民國數位通路發展協會合作案說明—淺談GPS技術的過去、現在與未來

全球定位系統(Global Positioning System - GPS)是美國從本世紀70年代開始研製,歷時20年,耗資200億美元,於1994年全面建成,具有在海、陸、空進行全方位即時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。經近10年我國測繪等部門的使用表明,GPS以全天候、高精度、 自動化、高效益等顯著特點,贏得廣大測繪工作者的信賴,並成功地應用於大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動監測、工程變形監測、資源勘察、地球動力學等多種學科,從而給測繪領域帶來一場深刻的技術革命。

GPS技術革新

GPS產業近年來呈現蓬勃發展的態勢,其中尤其以可攜式導航產品(Portable Navigation Device, PND)的成長速度最為驚人。對於PND設備來說,至少必須得知四顆衛星的位置,才能計算出接收器的位置。獲得此一位置的時間稱為第一次定位時間(Time to first fix, TTFF),它除了與相關器技術有關外,另一個關鍵則是要看此PND的啟動條件及定位模式。

發展至今,GPS核心技術已有大幅度改善,發展出新一代輔助式GPS(Assisted GPS,),也就是A-GPS,而在A-GPS發展架構下分別為LTO(Long-Term Orbit) 技術以及較新發展的LBS Wi-Fi定位技術,下文分別介紹。

LTO(Long-Term Orbit)

本會在計畫發展中引用並與Global Locate進行合作的長期軌道 (Long Term Orbit,LTO) 技術,又稱為「擴充式星曆表」(extended ephemeris) 技術。LTO是一種GPS輔助資料,不需無線連結到輔助性全球定位系統 (Assisted GPS,A-GPS) 伺服器就能提供輔助資料給A-GPS裝置。傳統A-GPS系統雖然大幅改善GPS效能,但是A-GPS裝置幾乎每小時都要連結到A-GPS伺服器以便下載最新的輔助資料。

有了LTO後,GPS應用不再受限於廣播星曆短短4小時的有效期限和50bps的GPS廣播速率。我們現能計算出有效期限長達數天而非數小時的星曆資料。LTO定位精確度實際上已和廣播星曆的定位精確度不相上下。

GPS系統至少每隔4小時就須重新傳送輔助資料給無線裝置;相形之下,LTO不用網路就能讓行動裝置連續數天維持高水準的A-GPS定位效能,這對首次定位時間、沒有網路時的導航作業和其它重要的A-GPS用戶經驗都有很大影響。選擇性干擾的關閉大幅提升了GPS的定位精確度,本會與Global Locate進行的合作案也因此看好LTO技術的相關應用。

本協會自成立以來致力開發GPS定位技術與數位通路間的發展應用,結合產學經驗,投入本會資源,開發相關結合LTO技術的A-GPS系統商業應用。



LBS Wi-Fi定位技術

本會除了開發應用A-GPS定位系統外,也積極尋找新開發技術的應用層面,繼LTO技術之後,近期推出升級版的行動定位服務(LBS)架構,將Wi-Fi®定位功能增至LBS組合中。結合GPS、Wi-Fi技術及Skyhook Wireless領先開發的Wi-Fi定位系統,重新整合、運用及提供這項新的功能。

GPS定位在戶外環境收訊效果絕佳,但若處在高密度城市及室內環境下往往受影響;因此,下一代行動定位應加強快速定點定位及更多定位的GPS解決方案,以改善使用者的經驗,能提供支援A-GPS及行動網路的整合混合定位服務,藉由偵測Wi-Fi無線存取點並與一個己知的地點位置資料庫比對產生精確的定位資訊。此種LBS架構可直接聯結至Wi-Fi無線存取點(access points)及手機基地台,使裝置製造商及應用開發者可為使用者提供立即可用的定位技術,且無論在高密度都市與室內環境下,皆可迅速精確地運作。

本會專業人士相當看好此項技術之發展應用,尤其在數位通路領域有著創新性的突破,目前正積極切入此新發展之技術與應用,並將此計畫方向列為本會未來重要會務項目之一,將投入大量資源積極開發,再藉由產學經驗與研發人力以求創造數位通路的新世代。