Techniki wspomagające system GPS

AGPS/ A-GPS

System GPS jest niezwykle przydatnym narzędziem. Jednak ma pewne słabości. Możemy do nich zaliczyć stosunkowo słabą  moc sygnału, używanego do określania pozycji. Zwykły system GPS bardzo dobrze sprawdza się na otwartej przestrzeni. Gorzej jest już w przypadku określania pozycji w otoczeniu drzew lub budynków. A wewnątrz budynków określenie pozycji z powodu zanikającego sygnału jest praktycznie niemożliwe (może prócz ostatnich pięter, niektórych miejsc przy oknie lub budynków wykonanych z drewna – gdzie sygnał nie jest silnie tłumiony). Odbiorniki GPS (jakim najczęściej obecnie są telefony komórkowe)  nie funkcjonują dobrze (a nawet mogą nie działać) jeśli ich anteny nie znajdują się na otwartej przestrzeni.

Wszystkie te powyższe problemy rozwiązuje technologia AGPS (inny skrót A-GPS; ang.:Assisted GPS). Jej założeniem jest współpraca z odbiornikiem GPS urządzeń zewnętrznych takich jak serwer wspomagający (ang.: assistance server;  dalej nazwany AGPS serwer) wraz z odpowiednią siecią komunikacyjną GSM/CDMA/LTE (w przypadku tej pracy opisywana sieć to GSM, sieć telefonii komórkowej) lub w niektórych przypadkach nawet Wi-Fi.

W opisywanej architekturze serwer AGPS odbiera sygnały emitowane z satelitów krążących nad ziemią, przetwarza je i zapisuje w podłączonej do niego bazie danych. Odbiornik GPS może połączyć się poprzez sieć i pobrać odpowiednio przygotowane przez serwer AGPS dane. Wśród nich można wyróżnić: dane na temat orbit danego satelity (efemeryda), inicjalna pozycja i czas, pozycja odbiornika GPS (Rysunek 5). W ten sposób dane lokalizacyjne są znacznie szybciej przekazywane i odbiornik w mniejszym czasie może określić przybliżoną lokalizację. Ma to ogromne znaczenie przy najbardziej krytycznym momencie określania pozycji, mianowicie przy starcie odbiornika kiedy to odbiornik wylicza pierwszą prawidłową pozycję w oparciu o dane z satelity (opisane wyżej almanach, efemeryda i dane do obliczenia odległości od satelity), gdzie każde przeszkodzenie w odbiorze sygnału powoduje ponowienie odbioru danych od początku.

Przerzucenie samego przetwarzania sygnałów GPS na zewnętrzny serwer wpływa na oszczędność energii i zasobów pamięciowych odbiornika GPS. Należy jednak  mieć na uwadze fakt, iż dokładność pomiarów AGPS zależy bezpośrednio od zasięgu telefonii komórkowej (w szczególności transmisji GPRS).

Drugim minusem są koszty tego systemu. Podczas gdy zwykły GPS jest całkowicie darmowy, za dane ściągane z serwera AGPS trzeba zapłacić (koszty stawek operatora GSM za transmisję danych).

DGPS

Wykorzystując referencyjną stację bazową, której pozycja jest precyzyjnie określona (znajduje się w dokładnie geodezyjnie wyznaczonym punkcie) można znacznie zwiększyć precyzję pomiaru GPS do rzędu 0,5 do 2 m. Technika ta nazywana jest różnicowym GPS – w skrócie DGPS (ang.: Differential Global Positioning System).

            Zadaniem referencyjnej stacji bazowej jest odbiór sygnału GPS z satelitów i wyznaczanie na ich podstawie poprawek. Pozwala to wyeliminować większość błędów (błąd zegara satelity) i opóźnień związanych z emisją sygnału z satelity przez poszczególne warstwy atmosfery (np.: opóźnienie jonosferyczne i troposferyczne) pojawiających się przy standardowym pomiarze jednym odbiornikiem (Betke, 2001).

Poprawki wyliczone przez referencyjną stację  bazową odbierane są przez odbiornik GPS przez np. łącze satelitarne lub sieć GPS, WLAN.