表1　衛(wèi)星信息中每個(gè)信框的組成內(nèi)容
　
圖2　衛(wèi)星信息組成及接收所需時(shí)間
資料來(lái)源：u-blox

fix, TTFF)、靈敏度、功耗、尺寸、整合度等，其中又以TTFF與靈敏度最為關(guān)鍵。就TTFF來(lái)說(shuō)，一個(gè)GPS接收器必須得知四顆衛(wèi)星的位置，才能計(jì)算出接收器的位置，而要了解TTFF的接收性能，必須先知道衛(wèi)星信號(hào)的基本原理。

GPS衛(wèi)星信號(hào)原理

　　現(xiàn)在天空中的GPS是由24顆衛(wèi)星群所組成，分別運(yùn)行在六個(gè)軌道面上，每顆衛(wèi)星會(huì)不斷地發(fā)射關(guān)于衛(wèi)星軌道、時(shí)間及各種參數(shù)的衛(wèi)星信息，這些信息的接收正是GPS終端能否成功定位的關(guān)鍵所在。目前GPS衛(wèi)星分別有1575.42MHz的L1載波及1227.60MHz的L2載波，在載波上調(diào)制了C/A電碼(C/A code)及P電碼，一般我們用得到的是L1及C/A電碼，L2及P電碼則為美國(guó)軍方在使用。
　
圖3　冷啟動(dòng)需經(jīng)過(guò)搜尋、接收星歷數(shù)據(jù)及追蹤三階段
資料來(lái)源：u-blox

　　在L1上所搭載的衛(wèi)星信息以信框(Frame)為單位，每個(gè)信框?yàn)?500 bits，其下又分為五個(gè)子信框(Sub-Frame)，它的內(nèi)容包括衛(wèi)星的星期時(shí)間(Time of week, TOW)、廣播星歷(Broadcast Ephemeris)、電離層參數(shù)及萬(wàn)年歷(Almanac)等，請(qǐng)參考表1。其中廣播星歷為個(gè)別衛(wèi)星本身的精確軌道位置，它每小時(shí)更新一次，每次更新的有效性約四小時(shí)；萬(wàn)年歷則為所有衛(wèi)星在軌道上的概略位置及其狀況等，它每天更新一次，有效時(shí)間可達(dá)數(shù)周。

　　GPS設(shè)備的TTFF與其啟動(dòng)條件有關(guān)，可以分為三種情況：一是接收器本身完全無(wú)有效衛(wèi)星數(shù)據(jù)的冷啟動(dòng)(Cold Start)；一是接收器具有有效的萬(wàn)年歷數(shù)據(jù)、時(shí)間和起始位置，稱為暖啟動(dòng)(Warm Start)；如果再具有更準(zhǔn)確的廣播星歷數(shù)據(jù)，則稱為熱啟動(dòng)(Hot Start)。

　　對(duì)于一個(gè)不具任何有效定位數(shù)據(jù)的GPS終端來(lái)說(shuō)，最重要的是要收齊四顆衛(wèi)星個(gè)別的廣播星歷及衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)，才能正確地計(jì)算定位。由于衛(wèi)星是以50 bit/s的速率來(lái)發(fā)射信號(hào)，因此同步收齊四顆衛(wèi)星一個(gè)完整信框數(shù)據(jù)的時(shí)間，至少需要30秒(即1500bps)，其中需花18秒下載廣播星歷。萬(wàn)年歷方面，由于每次更新的數(shù)據(jù)需用到25個(gè)信框來(lái)傳送更新的萬(wàn)年歷數(shù)據(jù)，因此要完整的下載，需要用掉12.5分鐘。

　　因此，冷啟動(dòng)與熱啟動(dòng)的定位時(shí)間相差甚大，前者所需時(shí)間至少需要18~36秒，接收過(guò)程中如果出現(xiàn)了任何干擾而導(dǎo)致信號(hào)中斷，那就得重新再接收一次。相較之下，如果在GPS設(shè)備的內(nèi)存中已有完整且有效的廣播星歷資料，只要確認(rèn)目前在頭頂上的四顆衛(wèi)星，即可立即進(jìn)行定位計(jì)算，定位動(dòng)作甚至在1秒之內(nèi)就可完成。

以A-GPS加速定位

　　要加速TTFF的定位速度，最好的方式即是以輔助模式來(lái)提供各種星歷數(shù)據(jù)，這正是