手機(jī)導(dǎo)航（英文名稱(chēng)：Mobile Navigation）就是通過(guò)導(dǎo)航手機(jī)的導(dǎo)航功能，把你從目前所在的地方帶到另一個(gè)你想要到達(dá)的地方。手機(jī)導(dǎo)航就是衛(wèi)星手機(jī)導(dǎo)航[1],它與手機(jī)電子地圖的區(qū)別就在于，它能夠告訴你在地圖中所在的位置，以及你要去的那個(gè)地方在地圖中的位置，并且能夠在你所在位置和目的地之間選擇路線(xiàn)，并在行進(jìn)過(guò)程中的為你提示左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn)，這就是所謂的導(dǎo)航。

　　位置服務(wù)的靈感來(lái)源于英飛凌和其美國(guó)合作伙伴Global Locate共同開(kāi)發(fā)的名為"A-GPS硬件/軟件系統(tǒng)解決方案">Hammerhead"的PMB2520單芯片輔助衛(wèi)星定位系統(tǒng)（A-GPS）解決方案。A-GPS可以在不到一秒鐘的時(shí)間內(nèi)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行定位，其定位高達(dá)幾米。其高靈敏度意味著無(wú)論是在建筑物內(nèi)還是在很深的郊區(qū)峽谷內(nèi)，它都可以可靠地工作。

　　A-GPS基本原理

　　A-GPS（Assisted GPS）即輔助GPS技術(shù)，它可以提高 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)的性能。通過(guò)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)基站它可以快速地定位，廣泛用于含有GPS功能的手機(jī)上。GPS通過(guò)衛(wèi)星發(fā)出的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)來(lái)進(jìn)行定位。當(dāng)在很差的信號(hào)條件下，例如在一座城市，這些信號(hào)可能會(huì)被許多不規(guī)則的建筑物、墻壁或樹(shù)木削弱。在這樣的條件下，非A-GPS 導(dǎo)航設(shè)備可能無(wú)法快速定位，而A-GPS 系統(tǒng)可以通過(guò)運(yùn)營(yíng)商基站信息來(lái)進(jìn)行快速定位。

　　A-GPS技術(shù)是一種結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)基站信息和GPS信息對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行定位的技術(shù)，可以在GSM/GPRS、WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中使用。該技術(shù)需要在手機(jī)內(nèi)增加GPS接收機(jī)模塊，并改造手機(jī)天線(xiàn)，同時(shí)要在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上加建位置服務(wù)器、差分GPS基準(zhǔn)站等設(shè)備。如果要提高該方案在室內(nèi)等GPS信號(hào)屏蔽地區(qū)的定位有效性，該方案還提出需要增添類(lèi)似于EOTD方案中的位測(cè)量單元（LMU）。

　　由于GPS系統(tǒng)的性質(zhì)，對(duì)衛(wèi)星信號(hào)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)是一項(xiàng)既復(fù)雜又耗時(shí)的工作，但在自主操作中又是無(wú)法避免的。直接從手機(jī)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接收輔助定位信息后，由于無(wú)須從衛(wèi)星信號(hào)中對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，從而可以大幅減少GPS接收機(jī)的工作量。根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度，反過(guò)來(lái)又可以大幅減少每次定位所需要的可觀(guān)的能量損耗，從而實(shí)現(xiàn)了較長(zhǎng)的待機(jī)和通話(huà)時(shí)間，而這正是移動(dòng)通信裝置重要的特性之一。

　　雖然AGPS技術(shù)的定位很高、首次捕獲GPS信號(hào)時(shí)間短，但是該技術(shù)也存在著一些缺點(diǎn)。首先，室內(nèi)定位的問(wèn)題目前仍然無(wú)法圓滿(mǎn)解決。另外，AGPS的定位實(shí)現(xiàn)必須通過(guò)多次網(wǎng)絡(luò)傳輸（多可達(dá)六次單向傳輸），這對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是被認(rèn)為大量的占用了空中資源。AGPS主要的問(wèn)題是用戶(hù)對(duì)于使用移動(dòng)定位業(yè)務(wù)必須更換手機(jī)難以接受。而且AGPS手機(jī)比一般手機(jī)在耗電上有一定的額外負(fù)擔(dān)，間接減短了手機(jī)的待機(jī)時(shí)間。除此之外，就是使用有效性問(wèn)題。由于GPS系統(tǒng)受美國(guó)政府擁有和控制，在非常時(shí)期（如海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、反恐戰(zhàn)爭(zhēng)等），民用GPS服務(wù)可能會(huì)受到影響，AGPS的定位業(yè)務(wù)更難以正常運(yùn)作了。

　　即使A-GPS的信號(hào)比一般"開(kāi)放天空"的GPS信號(hào)更弱1,000倍時(shí)，它仍然能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的定位，這就意味著A-GPS系統(tǒng)無(wú)論是在室內(nèi)、很深的峽谷內(nèi)或是在移動(dòng)的交通工具上都可以正常工作。甚至在帶有強(qiáng)反射信號(hào)的較差接收條件下，復(fù)雜的算法也能夠使該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的定位（智能化多徑干擾抑制技術(shù)）。

　　圖：Hammerhead PMB2520應(yīng)用于普通手機(jī)中的電路框圖。此A-GPS芯片通過(guò)串行接口與基帶部分通訊，并使用手機(jī)現(xiàn)有的時(shí)鐘時(shí)序發(fā)生機(jī)制。

　　該系統(tǒng)在使用輔助信息時(shí)基本上有兩種不同的操作模式，即移動(dòng)裝置主模式和移動(dòng)裝置輔助模式。在移動(dòng)裝置主模式下，手機(jī)向網(wǎng)絡(luò)要求輔助信息，并在長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)使用該數(shù)據(jù)集，次和隨后的定位所需要的計(jì)算均在手機(jī)內(nèi)進(jìn)行。在移動(dòng)裝置輔助模式下，手機(jī)向網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求用于每次定位的獨(dú)立輔助信息，并將GPS數(shù)據(jù)發(fā)回基站進(jìn)行進(jìn)一步的處理。在這種模式下，網(wǎng)絡(luò)需要完成的工作量大于在移動(dòng)裝置主模式下的工作量，因此，每次定位所需要的時(shí)間也長(zhǎng)一些，但對(duì)移動(dòng)裝置的計(jì)算能力沒(méi)有什么要求。

　　在手機(jī)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行所有A-GPS相關(guān)數(shù)據(jù)交換的協(xié)議可以基于一種或兩種不同的概念，即控制面（Control Plane）或用戶(hù)面（User Plane）。在用戶(hù)面（又叫安全用戶(hù)面，SUPL）架構(gòu)中，移動(dòng)通信設(shè)備與使用IP鏈接的定位服務(wù)器進(jìn)行通信 ,而現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施保持不變。數(shù)據(jù)連接可以通過(guò)常規(guī)的GPRS連接，如利用網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的接口和協(xié)議來(lái)完成。Hammerhead與這兩種概念完全兼容。

　　但Hammerhead并非總是依賴(lài)于單獨(dú)從網(wǎng)絡(luò)接收輔助導(dǎo)航信息。由于采用了高靈敏度的集成式低噪聲放大器（LNA），該芯片還可以實(shí)現(xiàn)在自主運(yùn)行狀態(tài)下的操作。借助該模式，A-GPS可以利用以前記錄的輔助導(dǎo)航數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行定位計(jì)算，這些數(shù)據(jù)的有效期長(zhǎng)達(dá)四天。這種長(zhǎng)期軌道（LTO）數(shù)據(jù)可以通過(guò)任何接口被傳輸?shù)揭苿?dòng)裝置上，也就是說(shuō)，該信息不一定必須來(lái)源于手機(jī)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，而是可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行。該技術(shù)將發(fā)揮重要的作用，直至移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者完成A-GPS基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

　　單芯片整合射頻功能和基帶

　　在PMB2520方案中，高靈敏度的射頻接收和數(shù)字基帶被整合在一個(gè)0.13um CMOS芯片上。英飛凌的射頻和系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合Global Locate的既有的A-GPS專(zhuān)有技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)Hammerhead芯片的設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。

　　Hammerhead使用"大規(guī)模并行關(guān)聯(lián)"技術(shù)來(lái)接收衛(wèi)星以八個(gè)并行信道發(fā)射的信號(hào)，并將它們同32,000多個(gè)相關(guān)器中的參考碼進(jìn)行比較。與車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)中常用的接收器相比，該技術(shù)可以大幅縮短首次定位時(shí)間，并可以顯著減少功耗。因此，在冷啟動(dòng)后以-130dBm的靈敏度進(jìn)行接收的情況下，Hammerhead的首次定位時(shí)間僅為一秒鐘左右。該功能主要適用于只需定位、無(wú)需連續(xù)追蹤的應(yīng)用（如應(yīng)急服務(wù)和尋人）。

　　由于它的大規(guī)模集成度，Hammerhead包括外部元件（SAW濾波器和一些無(wú)源器件）占手機(jī)印刷電路板的面積僅為80mm2.目前市場(chǎng)上的GPS芯片大多數(shù)采用雙芯片方案，常常需要300mm2的電路板面積。

　　另一個(gè)使成本化的方面是該芯片經(jīng)過(guò)調(diào)整設(shè)計(jì)，可以適用于一般的手機(jī)架構(gòu)。盡管完全不是一種自主運(yùn)行解決方案，Hammerhead還是巧妙地使用了目前手機(jī)設(shè)計(jì)中既有的功能單元，如用于高參考時(shí)鐘頻率（10-40MHz）和實(shí)時(shí)時(shí)鐘頻率（32,768kHz）的晶振。

　　實(shí)際位置是通過(guò)GPS芯片的相關(guān)器的原始數(shù)據(jù)在手機(jī)基帶中進(jìn)行計(jì)算來(lái)確定的，這種計(jì)算是采用Global Locate提供的軟件庫(kù)。和單純基于DSP的GPS解決方案相比，這種方案所需的計(jì)算能力很低，僅為3MIPS,對(duì)目前的基帶不構(gòu)成任何挑戰(zhàn)。這種軟件既無(wú)任何實(shí)時(shí)要求，也不會(huì)干擾目標(biāo)系統(tǒng)的電話(huà)呼叫流程。此軟件庫(kù)的存儲(chǔ)器需求也不高：不超過(guò)50kb的RAM和不超過(guò)200kb的ROM.該軟件庫(kù)能以二進(jìn)制可執(zhí)行碼的形式提供給目標(biāo)CPU架構(gòu)。

　　總的來(lái)說(shuō)，Hammerhead可以與許多針對(duì)2.5G和3G網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)基帶解決方案兼容，和主CPU之間的數(shù)字連接可以通過(guò)使用任何一種Hammerhead接口選項(xiàng)來(lái)完成，該芯片可以提供標(biāo)準(zhǔn)UART端口、SPI或I2C.用戶(hù)可以對(duì)任何一種接口進(jìn)行配置以滿(mǎn)足目標(biāo)系統(tǒng)的要求。該芯片對(duì)數(shù)字接口數(shù)據(jù)率的要求不超過(guò)9,600波特。

　　廣泛的應(yīng)用

　　A-GPS的典型應(yīng)用包括搜索"興趣點(diǎn)（POI）"以及至預(yù)定地點(diǎn)的個(gè)人導(dǎo)航。POI是一種提供有關(guān)陌生環(huán)境信息的服務(wù)，可以被用來(lái)近加油站、推薦餐廳、旅館等信息。與此直接相關(guān)，導(dǎo)航功能對(duì)人們非常有用，就像車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)一樣，可以告訴用戶(hù)如何去想要去的目的地。需要注意的是在這種情況下，步行者需要更加詳細(xì)的地圖信息，雖然這種信息未必需要儲(chǔ)存在手機(jī)內(nèi)，在需要的情況下，它可以作為服務(wù)的一部分由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者發(fā)送至用戶(hù)的手機(jī)。

　　人的定位是另一種應(yīng)用，典型的用途包括"查找朋友"和"兒童追蹤",可以顯示朋友和需要監(jiān)護(hù)的兒童的當(dāng)前位置。出于資料保護(hù)和系統(tǒng)本身性質(zhì)等原因，加入了防止未經(jīng)人們同意而對(duì)他們進(jìn)行追蹤的機(jī)制。然而目前在技術(shù)上已經(jīng)可以根據(jù)蜂窩連接情況進(jìn)行未經(jīng)用戶(hù)授權(quán)的大致定位，只有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者才能進(jìn)行這種定位。

　　有時(shí)這種技術(shù)甚至可以挽救生命。作為增強(qiáng)型緊急呼叫功能的一部分，當(dāng)手機(jī)發(fā)出一個(gè)緊急呼叫時(shí)時(shí)，呼叫者當(dāng)前的位置會(huì)自動(dòng)與呼叫一起被傳送至緊急控制中心。美國(guó)已頒布法律，從2007年起強(qiáng)制在所有的手機(jī)中推行這種稱(chēng)為E911（增強(qiáng)型911）的功能，日本也通過(guò)了類(lèi)似的法律。雖然歐洲目前在這方面還未制定強(qiáng)制法規(guī)，但類(lèi)似的法規(guī)極有可能會(huì)出臺(tái)。