Hallo zusammen,
da das Thema AGPS immer wieder zu Verwirrungen führt, hier ein versuch es aufzudröseln.
1. Was ist AGPS
AGPS ist die Abkürzung für Assisted Global Positioning System.
Übersetzt heißt das soviel wie "Unterstütztes GPS system". Die Idee zu diesem System kommt eigentlich aus dem Mobilfunkbereich. Das Ziel des AGPS war in den Anfängen die Zeit zwischen einschalten des Empfängers und dem Aufinden der ersten Position (TTFF oder Time To First Fix)zu verkürzen. Die Kaltstartschleife, das einsammeln der Almanach-Daten und die Warmstartschleife, das generieren der Ephemeriden, kann man nur dann verkürzen, wenn diese daten nicht von den Satelliten empfangen werden müssen, sondern extern zur verfügung gestellt werden. Ausserdem läuft der Iterationsalgorithmus diese Schleifen um so schneller ab, je genauer die Daten sind. Also wurde die Parole ausgegeben, dass man einen Mechanismus finden musste, um die Bahndaten und möglichst auch die Uhrendaten extern mit hoher Genauigkeit in den Empfänger einzuspeisen.
2. Die Technik dahinter
Man nimmt eine selber exakt vermessene Referenzstation und ermittelt hiermit die Fehler der Satellitenbahnen und der Satellitenuhren. Aus diesen Daten berechnet man den die exakten Satellitenbahnen und Uhrenfehler für einige Tage im voraus. Die voraus berechneten Daten haben hierbei eine höhere Genauigkeit als die Daten welche im GPS-System selbst verwendet werden. Der Hintergrund ist,das 1984 als das GPS konzipiert wurde, es weder leistungsfähige Computer, noch ausreichend Große Datenspeicher gab, so dass man die Datenprotokolle des GPS in Ihrer Genauigkeit einschränken musste. Die arrechneten Daten werden auf einem Server im Internet abgelegt. Das Format der Daten ist je nach Chip-Hersteller unterschiedlich. Es sind aber mindestens immer die Almanach-Daten und Uhrenkorrekturdaten vorhanden. Der Uhrenkorrekturdaten benötigt der Empfänger später um aus der Signallaufzeit zwischen Satellit und Empfänger die Entfernung zwischen Satellit und Empfänger zu errechnen. Normalerweise erechnet ein standalone Empfänger die Uhrzeit in einer Iterationsschleife mit abwechselnder Positionsbestimmung und Uhrenabgleich. Die Iterationsschleife wird durch AGPS überflüssig und spart beim Kalt- oder Warmstart kräftig Zeit ein.
Die im Internet abgelegten Daten können in zwei verschiedenen Betriebsarten des AGPS verwendet werde.
Beim Online-AGPS werden die Daten nach jedem Einschalten des Empfängers vom Server geholt und für eine Session beim Empfänger vorgehalten. Beim Ausschalten des Empfängers gehen die daten verloren. Dieses Verfahren wird bei häufig Mobiltelefonen verwendet. Nachteil dieses Verfahren sind die Onlinekosten und die Notwendikeit einer quasipermanenten Verbindung ins Internet. Der Vorteil dieses Verfahren ist es, das man das Laden der Daten nicht vergessen.
Für das Offline-AGPS werden die vorausberechneten Bahndaten und Uhrenkorrekturdaten für mehre Tage im voraus im Empfänger gespeichert. Hierzu muss der Empfänger über das Internet den vorausberechneten Bahndaten beladen werden. Für wievil Tage man die daten im voraus speichern sollte ist eine spannende in Fachkreisen heiß diskutierte Frage. Speichert man die Daten nur für wenige tage ab, muss man Sie häfiger nachladen. Speichert man die Daten für einen zu langen Zeitraum sinkt die Genauikeit mit zunehmenden datenalter und die das GPS-Systems ab, da zwischenzeitlich neue Uhrenfehler oder Bahnstörungen aufgetreten sein können. Der Vorteil des AGPS ist, das nur geringe Onlinekosten verursacht werden, der Nachteil ist das man nicgt vergessen sollte den Empfänger nachzuladen.
3. AGPS und Chipsätze
SiRF, u-blox, Meditek(MTK) und Skytraq stelle für Ihre Chipsätze AGPS- Varianten her. Dabei muss man aber beachten, das von den Chipsätzen immer sowohl billige ROM-Varianten und teuere RAM-Varianten gefertigt werden. Die ROM-Varianten sind für AGPS unbrauchbar, obwohl der Empfänger von Hause aus AGPS-fähig ist, fehlt der Speicher für die AGPS-Daten. Ein Beispiel hier für sind die WBT201 Logger von Wintec. Deren Antaris-Chipsatz ist prinzipiel AGPS-fähig(Handelsmarke AssistNow http://www.u-blox.de/services/index.html). Die aber von Wintec verbaute Chip-Variante besitzt den hierzu erforderlichen Speicher nicht.
4. AGPS in der Praxis.
AGPS wurde vor Jahren das ersten mal in der Offline-Variante in den PDA's von HTC und Siemens-Fujitsu eingesetzt. Allerdings war dessen Einsatz in den PDA's Loxx 5xx eine nachträgliche Aktion, um dessen mangelhafte Antenne zu kompensieren. In Loggern und Consumer-Geräten wurde AGPS bisher aus Kostengründen sparsam verwendet. Nur in Handys wurde AGPS Chipsätze bisher massenhaft verwendet, weill diese dem Netzbetreibern einen indirekten Gewinn über die Onlinekosten versprechen.
Zeitraum für die Vorherberechnung der daten:
u-blox 14 Tage
SiRF 3 Tage
MTK 5 Tage
Achtung! Die Zeitdauer für die Vorausberechnung der der Daten ist kein Qualitätsmerkmal, sondern ein philosophische Frage.
5. Was kann AGPS und was nicht.
AGPS verkürzt drastisch die zeit bis zum ersten Fix. Das ist sowohl beim Loox N560 der Fall aus auch bei dem von mir getesteten QStarz BT-Q1300. Der BT-Q1300 findet in 10 bis 15 Sekunden einen entgültigen Fix über alle Satelliten hinweg. Während bei einem Standalone-Empfänger bei ersten Fix nur 3 Satelliten einbezogen werden und dann erst die Bahndaten der weiteren Satelliten empfangen werden, stehen bei einem AGPS-Empfänger ja die Bahndaten sofort zur Verfügung. Er benötigt also nicht mehr 20 bis 30 Minuten um den bestmöglichen Fix zu finden, sondern hat diesen sofort zur Verfügung. Weiterhin besitzt der Empfänger genauere Bahndaten und Uhrenfehlerdaten, als es das GPS-System selber zur Verfügung stellen könnte. Hierdurch ist eine höhere Genauigkeit, als die Systemgenauigkeit des GPS, möglich. Das AGPS kan aber nicht den Empfang der Satelliten verbessern. Es kann Ihn auch nicht ersetzen. Die Pseudoranges als basis für die Positionsbestimmung können hierdurch nicht ersetzt werden. Daher sollte man AGPS nicht mit DGPS verwechseln.
6. AGPS im Vergleich zu SBAS-Systemen (WAAS,EGNOS und Co.)
AGPS kompensiert "nur" die Fehler der Uhren und der Bahnen der Satelliten, während SBAS zusätzilich noch die Inonosphären Fehler kompensiert. Hierdurch wird die Genauigkeit des GPS-System durch AGPS nicht so stark, wie durch ein SBAS System verbessert. Nördlich und südlich des 40° Breitengrades hat wegen des quasistationären Standortes der SBAS-Satelliten nur einen bescheidenen Empfang. Hier macht es Sinn alternativ zu den SBAS-Systemen AGPS-Systeme zu verwenden. Auch wenn die AGPS-Systeme nicht die Genauigkeit der SBAS-Systeme erreichen.
7. Kritische Anmerkungen zu AGPS
Man sollte nicht vergessen, dass die AGPS-Daten in den Empfängern veralten und sich damit die Genauigkeit des Empfängers verringert. Daher ist es wichtig, dass man veraltete AGPS-Daten entweder ersetzt oder löscht.
Die AGPS-Daten werden von allen Server-Betreibern nur mit Prüfsumme zur Verfügung gestellt, die nicht wirklich sicher sind. Deshalb rate ich dringend davon ab, Sie über Bluetooth in den Empfänger zu laden.
8. Was noch fehlt noch
Die AGPS-System von u-blox, MTK und SiRF habe ich mir bereits angeschaut. Es fehlt mir aber noch das AGPS-System von Skytraq.
Konstruktive Meinungen und Kritiken willkommen.
Gruss Joern Weber
