杜 滢1，王如龙2
【摘 要】摘要：回顾了移动通信领域卫星导航定位技术，即辅助导航定位技术，介绍北斗导航定位在移动通信领域的相关工作情况，包含辅助北斗定位技术标准和性能标准情况，并重点介绍了辅助北斗和其他卫星导航系统间的差异。
【期刊名称】现代电信科技
【年(卷),期】2014(000)007
【总页数】6
【关键词】北斗，BDS，辅助，GNSS
1 引言
移动互联网应用的不断丰富和智能终端性能的持续提升，对以定位为基础的基于位置服务（LB
S：Location-Based Sevice）业务产生了极大的带动作用，并使得卫星导航定位功能成为当前智能手机的标准配置。LBS中最重要的定位方式，就是借助全球导航卫星系统（GNSS：Global Navigation Satellite System）完成定位。移动通信领域受众极为广泛，移动通信领域的卫星导航产业和应用价值巨大，是全球GNSS产业和应用的重要领域，也是推动GNSS技术发展的主要动力。
北斗卫星导航系统（BDS：BeiDou Navigation Satellite System）是我国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。1994年，中国启动北斗卫星导航试验系统建设；2000年，伴随着北斗导航试验系统建成，我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2012年12月27日,国务院新闻办举办新闻发布会，宣布我国北斗导航系统正式提供区域服务，同时公布了北斗系统空间信号接口控制文件（ICD：Interface Control Document）正式版，此举标志着北斗卫星导航系统开始向我国及绝大部分亚太地区正式提供导航定位服务。随着组网卫星不断发射，2020年左右，我国将建成由5颗地球静止轨道卫星和30颗非地球静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗卫星导航系统。
在移动互联网和智能终端发展的推动下，移动通信领域对卫星导航技术的需求越来越强烈，
推广北斗卫星导航系统在移动通信领域的应用已成为拓展北斗卫星导航系统国际化应用的关键突破口。北斗在移动通信领域应用首先需要国际移动通信相关组织对北斗系统的支持，在国际移动通信组织的系统体制中支持北斗定位技术，推动北斗系统国际化应用、带动国内北斗产业发展。
北斗手机号定位2 辅助卫星导航定位技术
辅助卫星导航定位是移动通信领域特有的定位技术，它利用移动通信的传输链路传输一定的辅助信息，结合网络信息和卫星信息对终端进行定位。移动通信网根据终端的粗位置，发送相关卫星系统的辅助信息，终端根据此辅助信息快速搜索到卫星进行定位，既利用卫星系统，又利用移动，很大程度上解决了卫星系统覆盖和定位时延的问题。
为什么移动通信领域会产生辅助定位技术并被最广泛使用？这与移动通信终端定位自身特点有关。移动终端自身一般采用较低成本的器件，但却包含很多射频器件，定位器件处于强干扰环境；此外，受限于终端尺寸，很多器件都是非理想设计（比如定位接收天线），这些因素都会影响终端定位的准确度和定位速度，因而移动通信领域定位需求为：更快的定位速度、更高的定位精度、低功耗、小尺寸、适应各种复杂场景。但纯卫星导航定位很难满足
这些定位需求，难以为用户提供全面良好的体验。此外，移动通信自身提供数据传输，可以利用移动通信“天然”的数据通道为定位业务提供额外的辅助信息，帮助终端定位。基于以上因素，移动通信领域提出了辅助导航定位技术。
本文重点介绍3GPP制定的移动通信系统中卫星定位情况。目前在辅助卫星定位方面，3GPP制定的三套移动通信系统均支持六种卫星导航系统，即美国GPS和GPS改进型、欧洲伽利略、欧洲EGNOS、美国WAAS、日本QZSS，及俄罗斯GLONASS，在3GPP中统称为GNSS系统。3GPP中辅助GNSS标准发展历程如下：
·2000年，R99 UMTS支持辅助GPS（A-GPS：Assisted-GPS）；
·2004年，3GPP对A-GPS进行了扩展，引入了全球卫星导航系统GNSS的概念；
·2007，3GPP实现UTRAN的A-GNSS功能，完成了对GPS和GALILEO两种导航系统的支持；
·2008年5月，引入GANSS的概念，UMTS支持GPS外五种卫星定位系统；
·2008年12月，启动了LTE系统中的定位标准化工作，LTE支持辅助定位技术。
下面将以3GPP第四代移动通信系统LTE辅助定位技术为例，介绍北斗的技术和标准工作。
3 LTE系统辅助北斗导航定位技术和标准研究
3.1 定位网络架构
图1为LTE系统中定位网络架构。
其中，移动管理实体（MME：Mobile Management Entity）接收来自UE的定位请求，或者MME主动发起定位业务，则MME应向演进服务移动位置中心（E-SMLC：Evolved Serving Mobile Location Centre）发起定位业务请求，E-SMLC处理定位业务请求，包含向目标UE发送辅助数据，以辅助UE进行定位。
值得指出的是，该架构为LTE系统基本定位业务架构，适用于多种定位方式，如GNSS、下行定位OTDOA、基于cellID、上行定位UTDOA等。
3.2 辅助北斗定位工作分析
辅助定位标准体系包含技术标准、性能标准和测试标准，辅助北斗定位技术和标准相关工作如下。
（1）无线接入网相关技术标准：完成移动通信网支持辅助定位的网络架构、消息流程设计、具体消息设计、字段设计、域值设计等，并重点研究3GPP移动通信技术支持北斗辅助定位所需的北斗信息，如星历模型、轨道模型、时钟模型、UTS模型、电离网格信息、北斗差分修正信息等。
（2）性能相关规范：制定终端定位性能指标，即达到既定粗时间捕获、精时间捕获、灵敏度、精确度、动态范围、多径场景等性能指标所需的信号功率水平、卫星数、HDOP范围等，信号功率水平包含MEO/IGSO卫星信号功率、GEO卫星信号功率、最高信号功率、最低信号功率及参考功率水平等。
（3）一致性测试规范：一致性研究包含性能一致性和信令一致性测试的研究，需要研究测试用例和具体的测试条件、步骤、测试脚本、性能冗余指标等。
截止到目前，北斗核心标准包括技术标准和性能标准草案基本完成，本文主要介绍北斗技术和性能内容。
3.3 辅助北斗定位技术
在辅助定位中发给终端的辅助信息是根据卫星导航系统的ICD文件确定的，结合北斗卫星导航系统发展情况，现阶段的北斗标准化工作是将北斗二代B1（I）信号纳入移动通信相关国际标准，并在标准制定中充分考虑可扩展性。
3.3.1 辅助相关数据
与辅助信息传输相关的消息为：RequestAssistanceData和 ProvideAssistanceData，其中Target为 UE，server为 E-SMLC（图 2）。
·终端向E-SMLC发送RequestAssistanceData消息。
·E-SMLC向UE发送包含辅助数据的ProvideAssistanceData消息，传输的数据信息应该与请求相匹配。
A-GNSS的辅助数据信息为：A-GNSS-Provide AssistanceData，该信息包含GNSS-CommonAssistData和GNSS-GenericAssistData。
·
GNSS-CommonAssistData：包含可用于所有GNSS的辅助数据，同样适用于北斗系统，具体包含参考时间、参考位置、电离模型、地球方向参数等。
·GNSS-GenericAssistData：位置服务器使用此消息向特定GNSS系统请求辅助数据，针对不同GNSS系统，具体数据不同，并使用GNSSID指示具体的GNSS。具体地，GenericAssistData包含时间模型、差分修正、导航模型、适时时间完整性、数据比特辅助、捕获辅助、星历、UTC模型和辅助信息AuxiliaryInformation。
在北斗标准化中，根据ICD文件定义北斗专用的相关模型，至少包含BDS-ClockModel、NavModel-BDS-KeplerianSet、AlmanacBDS-Almanac Set、UTC-ModelSet5等模型。受限于篇幅，这里仅介绍BDS-ClockModel的具体内容如下。
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