Pořádek ve zkratkách: co znamená A-GPS?

Někdo A-GPS nazývá určení polohy dle vysílačů mobilní sítě, jiný stahování důležitých dat z internetu. Udělejme v názvosloví konečně pořádek a odhalte, proč se přesnost polohy zvýší po zapnutí Wi-Fi.

Pořádek ve zkratkách: co znamená A-GPS?

Systém Assisted GPS (A-GPS) si klade za cíl urychlit prvotní zjištění pozice, tzv. fix. Aby mohl přijímač určit svoji polohu, musí znát rozmístění viditelných satelitů na obloze a mít synchronizovány vnitřní hodiny. Pro přesnou polohu astronomických objektů v daném čase se přitom používají tzv. dráhové efemeridy. V rámci systému GPS si lze informace představit jako prostou tabulku plnou změti nám nic neříkajících čísel. Každý satelit vysílá své efemeridy každých 30 sekund rychlostí 50 b/s, v ideální situaci tedy vyžaduje přijímač minimálně tuto dobu k získání kompletní zprávy. Zprávy se přitom z pozemního střediska do satelitů nahrávají co dvě hodiny a jejich platnost je čtyři hodiny. Pokud tedy vypnete a opět zapnete přijímač v tomto rozmezí, využije pro určení polohy před přijetím nových právě stará data.

Efemeridy se vysílají vždy na počátku a v půli minuty, pokud tedy zapnete přijímač řekněme v 31 sekundě, nedočká se použitelných dat dříve, než za 59 vteřin. Navíc zde vystupuje podmínka bezproblémového přenosu zprávy, tedy v praxi nerušeného výhledu na oblohu a především klidovou polohu přijímače. Satelity dále vysílají tzv. almanach, který obsahuje zevrubnou mapu satelitů na obloze a přijímač tak může rychle určit, které satelity by měl teoreticky vidět a které jsou skryty za horizontem. V rámci almanachu se také přenáší aktuální ionosférický model země, tedy informace o stavu ionosféry. U systému GPS nejsou tyto informace tak přesné, jako například u WAAS systému, nicméně právě ionosféra se na nepřesnostech podílí největší měrou. Stažení kompletního almanachu přitom trvá 12,5 minuty. Přijímač se tedy bez něj obejde, určení polohy však nemusí být tak přesné.

A-GPS: dvě klíčové služby

Systém GPS je sám o sobě samozřejmě pouze jednosměrný, přijímače (překvapivě) data ze satelitů pouze přijímají. S postupnou integrací přijímačů do mobilních telefonů se tak systému najednou otevřel zpětný a především mnohem rychlejší komunikační kanál v podobě mobilních datových přenosů (mobilů připojených k internetu). Důsledky známe: sledování vozidel, hledání míst na mapě na základě aktuální polohy, augmented reality a další. A právě integrace GPS - GSM/data čipu do jednoho umožnil vzniku pojmu A-GPS, který zahrnuje dvě odlišné služby:

  1. Získávání důležitých informací prostřednictvím internetu namísto zdlouhavého odposlechu ze satelitů, tedy almanach a dráhové efemeridy. V praxi obsahují telefony aplikaci, která jednoduše stáhne veškerá potřebná data, a to buď manuálně, nebo automaticky po jejich vypršení. Data mají obvyklou životnost 7 dnů.

     
    Program pro stažení dat přes internet na platformě Windows Mobile
     
  2. Výpočet pozice výkonným serverem namísto interního procesoru zařízení. Telefon pouze odešle získaná surová data na výkonný server a ten provede výpočet polohy, což se ale v praxi příliš nevyužívá. V této souvislosti můžeme zmínit i tzv. off-line určení polohy, které lze využít s přístroji s důrazem na nízkou spotřebu (fotoaparáty, track-logery a podobně). Určení polohy totiž vyžaduje poměrně výkonný a tedy i energeticky náročný procesor. Zařízení tedy neukládá vypočtenou polohu, nýbrž pouze zapisuje veškerá data přijatá ze satelitů a to po velmi krátkou dobu – údajně stačí pouhých 200 milisekund. Výpočet polohy je na základě těchto dat proveden později, při nahrávání snímků z paměti fotoaparátu na webovou službu a podobně (zájemci o tuto problematiku mohou pokračovat zde).

Jak je tedy patrné, A-GPS se skutečně týká případů, kdy přijímač využívá ke své práci asistenci vzdáleného serveru, ať už pro výpočet pozice či jen stažení informací. V případě určení polohy na základě triangulace využívající základnové stanice mobilních operátorů již hovoříme o hybridních lokalizačních systémech.

Hybridní lokalizační systémy

Cílem těchto systémů je co nejpřesnější určení polohy bez nutnosti příjmu signálů z družic GPS, případně alespoň zevrubné určení polohy do doby, než dojde k fixu. Existuje několik služeb, které zcela přesné určení polohy nevyžadují a naopak je výhodou rychlost určení polohy v řádu několika vteřin.

Nejčastěji se využívá určení polohy pomocí triangulace na základě známých poloh základnových stanic mobilních operátorů. Mobilní telefon komunikuje vždy s jednou základnovou stanicí, ke které zná dokonce přesnou vzdálenost (v systému GSM díky tzv. časovém předstihu vysílání – Time Advance), a má seznam dalších základnových stanic v dosahu. Na základě dotazu do databáze čítající seznam základnových stanic a jejich přesných pozicí může telefon, respektive aplikace, určit alespoň přibližnou polohu. Jelikož seznam okolních stanic mobilu zná i systém operátora (díky tzv. asistovaném handoveru, kdy o přechodu telefonu mezi buňkami rozhoduje právě základnová stanice na základě reportu telefonu), může polohu telefonu určit i operátor.

Stejným způsobem přitom funguje tzv. WPS (Wi-Fi Position System). Existují databáze obsahující pozici přístupového bodu a jeho fyzickou – jedinečnou adresu (MAC). Přístroj opět může vyhledat veškeré Wi-Fi sítě z okolí, zjistit jejich MAC adresu a dotazem do databáze určit svoji přibližnou polohu. Zde ovšem může vznikat mnoho problémů, například při změně polohy přístupového bodu bez promítnutí změny do databáze může vytvořit chybu. Tento systém je také snadno napadnutelný, a to instalací přístupového bodu s pozměněnou MAC adresou.
Mezi hlavní výhody systému patří rychlost určení polohy a také funkčnost uvnitř budov. Zřejmě největší databází disponuje společnost Skyhook (využívá ji i Google Maps pro mobily) a v současné době čítá přes sto milionů přístupových bodů. Do databáze navíc může přispívat každý, a to buď manuálně, nebo automaticky pomocí programů a přímým zmapováním (projetím autem, na kole, pěšky…) oblastí. Opět mohu zájemce přesměrovat na Wikipedii.org (anglicky), kde je o tvorbě takových map dopodrobna pojednáno.

Budoucnost je uvnitř budov

V současné době se pozornost upírá k tzv. indoor navigaci s přesností na jednotky metrů. Psali jsme například o systému, kdy telefon snímá charakteristiku okolí (úroveň a barevnost osvětlení, typické hluky a podobně) a opět porovnáním s databází určí patro budovy či konkrétní chodbu. Casio zase hodlá do svých fotoaparátů vložit snímače, které zmapují váš pohyb uvnitř budovy a určí polohu na základě výpočtů od poslední známé pozice.

Systémy pro rychlé určení polohy pomocí GSM sítě či přístupových Wi-Fi bodů vznikly jako reakce na pomalé určení polohy systému GPS. V budoucnu by se ale od těchto berliček mohlo opět upustit. Ke zrychlení fixu dopomohou citlivější přijímače, jako například Sirf Star IV, nebo dostupnost dalších systémů, tedy v našem případě s příchodem Galilea. Ještě dlouhou dobu ale zůstanou velkými pomocníky zvláště v mobilních telefonech.

Článek patří do rubrik: Ostatní

24 komentářů

Diskuze

  • jirka , 22. 3. 2014 10:31:42
    chci si koupit tel. iGETstar P500 ale uvádějí že na pouze systém A -GPS...
  • Andre , 14. 2. 2014 1:20:43
    :-D:-D
  • Miki , 2. 11. 2013 18:42:43
    Zkratka GPS znamená Gde Proboha Sem ? :-D