定位篇
有的人会问，既然天上多卫星，为什么我看输出结果只是用了其中有限的几个呢？这是因为单片机使用的小尺寸的陶瓷天线，一般只能做到兼容2个频段（一般软件上也是多选2），无法做到同时兼容3个频段。所以通常是单选GPS或北斗；或者是GPS+北斗、GPS+GLONASS等两两组合的方式。
有的开发者实测时发现，为什么代码无误，但是定位模块就是搜不到卫星，无法定位呢？
实际上排查这种问题既简单，又复杂。之所以说简单的，是因为搜不到卫星唯一的原因就是信号问题。复杂是因为即便知道了病因，开发者也可能会觉得束手无策。
信号问题，那就是“卫星→天线→模块→代码→输出”的某个环节出现异常了。在这里，结合“望闻问切”的方法，针对可能出现的问题逐项击破。
首先，开发者应谨记，任何时候都应该避免空间上存在异物遮蔽天线（如树木、建筑、高架桥），物理上存在金属外壳等遮挡天线等情况（如铝壳、铁壳）。应确保测试环境是空旷的，无遮挡的，信号良好的。
之所以一直在强调天线、信号、无遮挡，是因为卫星的发射功率并不大，信号到达地面时已经很弱。这种信号强度相当于1.6万公里外一个25瓦的灯泡发出的光。再做个比喻，它比电视机天线所接收到的功率还要低10亿倍。
信号弱、无信号，都会表现为无法定位，或者定位慢。那么，如何判断究竟是信号问题导致的定位慢，还是真·无信号呢？观察模块输出的GGA、RMC和GSA：
GGA：
格式：
$--GGA,hhmmss.ss,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x,xx,x.x,x.x,M,x.x,M,x.x,xxxx*hh
示例：
$GPGGA,065545.789,2109.9551,N,12023.4047,E,1,9,0.85,18.1,M,8.0,M,,*5E
|
名称
|
样例
|
单位
|
描述
|
|
消息ID
|
$GPGGA
|
|
GGA 协议头
|
|
UTC 时间
|
065545.789
|
|
hhmmss.sss
|
|
纬度
|
2109.9551
|
|
ddmm.mmmm
|
|
N/S
|
N
|
|
N=北，S=南
|
|
经度
|
12023.4047
|
|
dddmm.mmmm
|
|
E/W
|
E
|
|
W=西，E=东
|
|
定位指示
|
1
|
|
0:未定位
1:SPS 模式，定位有效
2:差分，SPS 模式，定位有效
3:PPS 模式，定位有效
|
|
卫星数目
|
9
|
|
范围 0 到 12
|
|
HDOP
|
0.85
|
|
水平精度
|
|
MSL 幅度
|
18.1
|
米
|
|
|
单位
|
M
|
米
|
|
|
大地
|
-2.2
|
米
|
|
|
单位
|
M
|
|
-
|
|
差分时间
|
|
秒
|
当没有 DGPS 时，无效
|
|
差分站ID
|
|
|
|
|
校验和
|
*5E
|
|
|
|
<CR><LF>
|
|
|
消息结束
|
RMC：
格式：
$--RMC,hhmmss.ss,A,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x.x,x.x,xxxx,x.x,a*hh
例句：
$GPRMC,100646.000,A,3109.9704,N,12123.4219,E,0.257,335.62,291216,,,A*59
GSA：
格式：
$--GSA,a,a,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x.x,x.x,x.x*hh
例句：
$GPGSA,A,3,10,24,12,32,25,21,15,20,31,,,,1.25,0.85,0.91*04
对于搜星慢，定位慢，信号差的情况，应改善天线设计，保证天线面朝上的安装使用状态；并且天线周边没有金属物件遮挡，无射频干扰；在空间容许的情况下尽量选择大尺寸的陶瓷天线，必要时应使用有源天线。
对于完全无信号的情况，大概率是天线设计错误。譬如，没有给有源天线开启供电，错误使用天线型号（如芯片仅支持GPS，天线仅支持北斗；错误的使用GSM天线接收信号）等。
扩展阅读：《Luat模块GPS天线设计建议》
http://blog.sina.com.cn/s/blog_5b0121350102xy8v.html
还有一种常见情况是开发者在室内（含窗口、窗台）进行测试，这是不行的。因为室内没有卫星信号，并不能实现定位。
如果开发者不便于去户外进行测试，可以在某宝搜索“GPS 转发”并购买相关设备。这样一来，开发者就不用“风吹日晒，饱经风雨”的，“不辞辛劳”的在户外调试啦。
接下来进入大快人心的“你问我答”环节：
Q：有没有体积小、信号好强的天线？
A：鱼和熊掌不可兼得。只有最适合的，没有最好的。
Q：NMEA-0183哪里格式说明呢？
A：请到http://www.openluat.com/产品中心的GPS模块“下载中心”下载。
Q：GNSS和GPS什么关系啊？
A：严格来说，GPS∈GNSS。
所有的卫星定位系统都是可以称之为GNSS，GPS是GNSS的子集。
这一点在输出中也有体现，例如：GNGGA，GPGGA，BDGGA，即“混合定位”（多卫星系统）、“GPS定位”、“北斗定位”。
语句标识符：
Q：GGA、RMC、RSV有什么分别？
A：都是NMEA-0183标准的要求。他们的释义如下：
A：陆地的话，因为很多国家可能跨越非常多的时区，却使用统一时间，所以只能查表啦（如北京时间UTC+8）。如果是海洋，则根据经度计算时区。
A：因为手机是牺牲个人隐私为前提的多重定位（基站+WiFi+蓝牙+GPS+AGPS+历史数据），而模块只是用GPS天线，所以显得略慢一些。但是使用“AGPS辅助定位”后，一样可以做到秒定位。
常规情况下，定位模块上电开机后，通过天线搜索卫星，解析卫星发射的数据（导航电文），然后内部生成星历，再经过复杂的计算，从而得到当前精确的位置（3D Fix）。这个过程称之为“冷启动”。根据信号强度、芯片运算能力，通常耗时几十秒到几分钟不等。
这个过程中，搜星+生成星历文件耗时最久。
不过有的读者可能会问，为什么有的时候定位模块只用了几秒就成功定位了呢？原因有二：1、非“冷启动”方式，即“温启动”或“热启动”；
2、使用了AGPS辅助定位。
那么，“冷启动”、“温启动”和“热启动”有什么区别呢？也许大家会以为，这里的“X启动”和电脑的开机、待机（睡眠）、重启近似吧？实际上并非如此哦。由于卫星所处空间位置、终端设备所处地表位置是不固定的，所以此处的“X启动”都是以最后一次定位时间和位移距离作为判断依据的：
自主秒定位：根据模块内保存的星历，实现快速搜星、定位。
辅助秒定位：使用AGPS辅助，实现快速搜星、定位。
也就是说，“温启动”和“热启动”情况下，定位模块是可以实现自主秒定位的。
那么，什么又是“AGPS辅助定位”呢？在传统GPS定位方式中，定位模块需要全频段搜索以找到可用卫星，因而耗时较长。而“AGPS辅助定位”方式，是通过网络直接下载当前地区的可用卫星星历数据，并将之发送给定位模块，定位模块只搜索特定的卫星，从而提高了搜星速度，减少设备耗电。
举个例子：冷启动像是多项选择题，要把所有选项计算一遍，才能找到正确答案；而“AGPS辅助定位”就像是作弊器，排除掉了很多错误答案，只要计算少数几个即可。从而提高效率和准确率。
不过，这个世界上没有圣杯，“AGPS辅助定位”不是万金油。它的应用条件还是需要比较苛的：
·卫星信号接收条件必须良好，至少可观测到4颗卫星（如果有条件，推荐使用有源天线）；
由此可见，只有上述条件满足的时候，才能实现秒定位。如果是冷启动 + GPRS附着传输星历数据，实际上需要等待的时间也不短呢（甚至有可能定位模块已经3D Fix，GPRS才刚刚附着成功，把星历数据发过来）。
以上海合宙通信科技有限公司的Air8xx系列模块为例，它的AGPS辅助定位基本流程如下：
1、设备从蜂窝基站获取到当前位置的小区信息；
2、设备通过蜂窝网络，将当前蜂窝小区信息传送给网络中的AGPS位置服务器；
3、APGS位置服务器根据当前小区信息查询该区域当前可用的卫星信息（包括卫星的频段、方位、仰角等相关信息），生成对应星历文件，并返回给设备；
4、通信模块通过串口把收到的星历文件传输给定位模块；
5、定位模块根据星历文件，得到的可用卫星信息，快速找到当前可用的GPS卫星，针对性的搜星，大大提升定位时间。
接下来进入普天同庆的“你问我答”环节：
Q：我的模块没有GPS芯片，能否使用“AGPS辅助定位”实现定位？
A：当然不行。这个问题就相当于“我有增压器，没有发动机，能跑100迈吗”一样。“AGPS辅助定位”，只是辅助加速定位，而不是一项独立可用的定位服务。
Q：“AGPS辅助定位”能否提高定位精度？
A：不能，它只能加快定位速度。无法提升定位精度。
Q：如何根据NMEA-0183判断AGPS是否成功写入了呢？
A：看GGA、RMC的UTC时间是否被修正，看GSV数据是否生成；
GSV：
格式：
$--GSV,x,x,x,x,x,x,x,...*hh
例句：
$GPGSV,3,1,12,14,75,001,31,32,67,111,38,31,57,331,33,26,47,221,20*73
Q：“AGPS辅助定位”的星历文件消耗流量多吗？
A：很少，几k而已。
Q：星历文件是否需要定期更新？更新频率是多少？
A：需要根据自己的情况进行分析。如果是冷启动后，不关闭定位模块，下载一次“AGPS辅助定位”数据（星历文件）即可。运行中，定位模块内会自动生成对应的星历文件，无需重复下载；
如果是不定时启动、关闭，那么关闭4小时内启动是没必要更新的（“温启动”范畴）；如果大于4小时，模块内保存的星历已失效，则必须更新星历文件（重新下载），否则和“冷启动”无异。
Q：能否自己搭建AGPS星历数据服务器？
A：可以。不过较麻烦。建议使用我司提供的接口（请参考例程中agps.lua的代码）。
简述一下如何搭建。首先在NASA下载brdc当日的导航电文数据（以2018年2月1日为例）：
ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/gps/data/daily/2018/brdc/brdc0320.18n.Z
（备用）ftp://igs.ensg.ign.fr/pub/igs/data/2018/032/brdc0320.18n.Z
GPS卫星的历书（Almanac）包含在导航电文的第四和第五子帧中，可以看作是卫星星历参数的简化子集。服务端收到客户端的请求，从导航电文中提取当日的星历，然后发送给客户端。
扩展阅读：《GPS卫星星历与历书》
https://blog.csdn.net/Csdn_Darry/article/details/72052686
Q：以GK9501定位芯片为例，怎么把“AGPS辅助定位”的数据发送给它？
A：请参考厂商提供的相关文档，以规定格式将数据通过串口发送给定位芯片（请参考例程中agps.lua的代码）。
扩展阅读：《AIR系列GPS模块测试用例》
http://blog.sina.com.cn/s/blog_5b0121350102xy8w.html
Q：你为什么懂得那么多啊？
A：大概是因为我比较帅吧。
火星坐标（纠偏）篇
历经磨难，终于成功定位，获取正确输出。但是怎么看起来格式不太对呢，经度纬度都是4位、5位的，那岂不是要绕地球好几圈了？
其实这是NMEA-0183输出格式和我们日常使用的格式不同造成的误解。我们再来看一下GGA格式：
格式：
$--GGA,hhmmss.ss,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x,xx,x.x,x.x,M,x.x,M,x.x,xxxx*hh
示例：
$GPGGA,065545.789,2109.9551,N,12023.4047,E,1,9,0.85,18.1,M,8.0,M,,*5E
有没有发现问题所在呢？
GGA输出格式：ddmm.mmmm（度-分）
日常使用格式：dd.dddddd（度）
那么如何把GGA输出的数据转换为我们日常使用的格式呢？学霸看一眼就会说，这个问题很简单嘛，balabala~~~作为学渣的我，一头雾水。
咳咳，还是直接套用公式吧。
公式如下：
ddmm.mmmm → 小数点前移两位 → dd.mmmm → dd + 0.(mmmm/60) = dd.dddddd
举例：
12023.4047 → 120.234047 → 120 + 0.(234047÷60) = 120.390078
经过如此换算，我们就可以把获取到的数值放到地图软件里啦。
一切看似都很美好，但是……直到……你用了百度地图……我靠，卧槽……为什么误差那么大？偏差达几百米？
明明在楼里，为什么地图显示我在河里？为什么！是不是定位模块有问题？还是我的又写了个bug？还是天线存在故障？黑人问号脸。
之所以会产生“偏差”，这就涉及到一个有关坐标系转换的问题：GCJ-02 火星坐标系统纠偏。
前文提到，模块输出数据的格式为NMEA-0183，使用的坐标系是WGS-84。通常，国际上其他国家的地图软件也都是使用WGS-84，相安无事。不过，中国国家测绘局要求所有从事地理测量、地图绘制的公司、单位机构、个人必须使用GCJ-02坐标系（G表示Guojia国家，C表示Cehui测绘，J表示Ju局）。
也就是说，国内的地图软件大都是使用的GCJ-02坐标系。所以开发者/用户如果将WGS-84的经纬度填入国内的地图软件，就会产生极大的偏差。
（所有的电子地图、导航设备，都需要使用GCJ-02坐标系。第一步，地图公司测绘地图，测绘完成后，送到国家测绘局，将真实坐标WGS-84的电子地图，加密成“GCJ-02火星坐标”，这样的地图才是可以出版和发布的。第二步，所有的面向客户的设备厂商，要在软件中加入该转换算法，将定位模块输出的真实WGS-84坐标，转换成GCJ-02的坐标。这样一来，“以偏治偏”，坐标系才可以完全匹配，也就没有“偏差”了）
那么，是不是所有的国内地图都使用了GCJ-02坐标系呢？非也……百度、搜狗又自成体系，自立坐标了。
|
坐标系
|
地图
|
|
WGS-84
|
Google Map
Bing Map
Here Map
etc.
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|
CGJ-02
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高德地图
腾讯地图
谷歌地图（中国）
等
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|
BD-09
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百度地图
|
|
其他
|
搜狗地图
|
其中百度较为特殊，需要 WGS-84 → GCJ-02 → BD-09 两次转换。
由于转换算法较为复杂，本文不赘述。转换算法涉及浮点运算，推荐开发者将运算任务交给服务端或者上位机。
为了方便测试，开发者在此网址http://www.openluat.com/GPS-Offset.html测试纠偏效果。
开发者根据数据格式填入对应的经纬度（支持ddmm.mmmm、dd.dddd和dd°mm′ss″），点击“坐标转换”按钮，即可看到纠偏后的效果。同时该页面也提供了坐标转换、坐标轴纠偏算法的下载。
接下来进入奔走相告的“你问我答”环节：
Q：为什么无中生有搞一个GCJ-02坐标系？用WGS-84不是挺好？
A：你哦，图样图森破了。加偏收费一次，定位设备纠偏收费一次。每年车机、定位终端出货量就是几亿台，能拉动多少GDP哟。
Q：如果我在外国的地图软件上使用WGS-84可以吗？
A：没问题的，只是外国的地图软件中，大陆数据更新滞后且不完整。
Q：如果我不涉及地图加偏/纠偏，仅需要速度、方向角等数据是否受到这个的影响呢？
A：纠偏仅是坐标值的转换，和其他数据无关。
Q：为什么推荐开发者把纠偏算法放在上位机呢？
A：因为单片机真的——算不过来。
Q：为什么感觉GPS芯片上报的经纬度，在一个小范围内飘来飘去？
A：这个是需要软件静态抑漂的。可以采用技术手段进行过滤，比如设置速度门限——在低于一定速度时，认为是静止不动的。或者事先知道用户处于什么运动模式，是静止、步行、还是开车。
Q：我发现纠偏后还是不够精准，定位误差较大，能不能做到真·厘米级定位？
A：可以哦。请看下文“细致入微的厘米级定位”。
细致入微的厘米级定位
通常情况下，GPS提供5m左右的定位精度，可以满足大多数大多数情况下的定位需求。不过，有一些场景，有更高精度的定位需求。譬如测绘、滑坡监控、无人机、无人驾驶汽车等。
基于GPS的特性，很难提供亚米级的定位，那么如何是好呢？经过N次技术创新和持久的基准站建设，现在可以做到覆盖全国的厘米级定位技术。
其实简单来说，高精度定位的核心就是消除误差。卫星定位精度不高，是因为误差积累导致，只要把可控的误差消除到最低，就能获得更高精度的定位结果。
卫星定位的误差来源通常有：
|
|
|
|
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误差来源
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误差项
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误差原因
|
定位误差影响
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卫星
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卫星星历误差
|
星历中，卫星空间位置与卫星实际位置间的偏差
|
-
|
|
卫星钟差
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指GPS卫星时钟与GPS标准时间的差别
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偏差和漂移和漂移总量仍在1ms～0.1ms以内，由此引起的等效误差将达到300km～30km
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SA干扰误差
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SA误差是美国军方为了限制非特许用户利用GPS进行高精度点定位而采用的降低系统精度的政策
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-
|
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相对论效应的影响
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由于卫星钟和接收机所处的状态(运动速度和重力位) 不同引起的卫星钟和接收机钟之间的相对误差
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20~30km
|
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传播路径
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电离层折射
|
当GPS信号通过电离层时,与其他电磁波一样,信号的路径要发生弯曲,传播速度也会发生变化,从而使测量的距离发生偏差
|
-
|
|
对流层折射
|
GPS信号通过对流层时,也使传播的路径发生弯曲,从而使测量距离产生偏差
|
-
|
|
多路径效应
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测站周围的反射物所反射的卫星信号(反射波)进入接收机天线,将和直接来自卫星的信号(直接波) 产生干涉,从而使观测值偏离
|
|
|
接收机
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接收机钟差
|
GPS 接收机一般采用高精度的晶振。接收机的钟面时与GPS标准时之间的差异称为接收机钟差
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|
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接收机的位置误差
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接收机天线相位中心相对测站标石中心位置的误差
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|
|
接收机天线相位中心偏差
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观测时，天线的相位中心随着信号输入的强度和方向不同而有所变化，这种差别叫天线相位中心的位置偏差
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|
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计算误差
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由于算法、硬件不稳定、辐射或热电效应等造成的计算错误
|
|
那么，如何修正这些误差误差，使得定位结果更精准呢？需要基准站通过数据链，将其载波观测值及基准站坐标信息一同传送给用户站，用户站接收GPS卫星的载波相位与来自基准站的载波相位，并组成相位差分观测值进行及时处理，能及时给出厘米级的定位结果。
通常，我们提到的DGPS指RTD，即Real Time Differential，伪距差分。基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出差分改正数，将其传输至用户接收机，提高定位精度。从而实现亚米级定位。
厘米级定位，则需要用到RTK，即Real Time Kinematic，载波相位差分，实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标，从而实现厘米级定位。
文字太空洞，举例说明：BOSS告诉人力，给你发工资￥8848.00。人力听错了，发给你￥8844.00。收到工资之后，觉得不太对——数字的谐音，这不是变相骂人嘛。
你赶紧登陆ERP查询，提交实发工资金额￥8844，查询一下。嚯，不得了，系统一阵卡机（查询后台中），然后duang的一声告诉你——少发了￥4.00。你去找人力，要回来了差额￥4.00，喜提锤子R1。
在这个故事中：
“BOSS”就是卫星——负责传达指令，不处理具体事物；
“人力”就是传播路径——上情下达，产生误差；
“ERP查询返值”就是基准站——根据“用户站”上传的数据，下发的“工资改正数”；
而你，就是用户站——将“接收值”（￥8844.00）上传给“基准站”，获得“工资改正数”（-￥4.00），你就知道是少发了￥4.00。经过计算（￥8844.00+￥4.00）即可求得正确解（￥8848.00）。
颇有点区块链的感觉了，不是吗？
目前，服务覆盖全国范围的，只有千寻位置®。
（千寻位置®是由中国兵器工业集团和阿里巴巴集团共同发起成立。千寻位置基于北斗卫星系统（兼容GPS、GLONASS、Galileo）基础定位数据，利用遍及全国的超过2000个地基增强站及自主研发的定位算法，通过互联网技术进行大数据运算，为遍布全国的用户提供精准定位及延展服务）
用户在千寻位置®购买相关套餐后，可以使用千寻位置®提供的SDK或NTRIP协议接收RTCM差分数据。
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开发方式
|
支持架构
|
账号认证
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上传语句
|
挂载点
|
返回数据格式
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SDK
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Android
iOS
Windows
STM32
|
自动
|
GGA
|
-
|
RTCM
|
|
NTRIP
|
不限
|
Base64编码传输
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GGA
|
RTD
|
RTCM32_GGB
|
RTCM3.2
|
|
RTCM23_GPS
|
RTCM2.3
|
|
RTK
|
RTCM32_GGB
|
RTCM3.2
|
|
RTCM30_GG
|
定位效果如此拔群，当然条件也相当苛刻啦：
固定解耗时较久。
我们可以通过模块输出的GGA语句判断当前定位状态：
GGA：
格式：
$--GGA,hhmmss.ss,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x,xx,x.x,x.x,M,x.x,M,x.x,xxxx*hh
示例：
$GPGGA,065545.789,2109.9551,N,12023.4047,E,5,9,0.85,18.1,M,8.0,M,1,0999,*5E
|
名称
|
样例
|
单位
|
描述
|
|
消息ID
|
$GPGGA
|
|
GGA 协议头
|
|
UTC 时间
|
065545.789
|
|
hhmmss.sss
|
|
纬度
|
2109.9551
|
|
ddmm.mmmm
|
|
N/S
|
N
|
|
N=北，S=南
|
|
经度
|
12023.4047
|
|
dddmm.mmmm
|
|
E/W
|
E
|
|
W=西，E=东
|
|
定位指示
|
1
|
|
0=未定位
1=GPS单点定位固定解
2=RTD差分定位
3=PPS模式
4=RTK固定解 (定位精度达厘米级)
5=RTK浮点解
6=惯导
7=手工输入模式
8=模拟模式
|
|
卫星数目
|
9
|
|
范围 0 到 12
|
|
HDOP
|
0.85
|
|
水平精度
|
|
MSL 幅度
|
18.1
|
米
|
|
|
单位
|
M
|
米
|
|
|
大地
|
8.0
|
米
|
|
|
单位
|
M
|
|
-
|
|
差分时间
|
1
|
秒
|
（从接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）
|
|
差分站ID
|
0999
|
|
差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空）
|
|
校验和
|
*5E
|
|
|
|
<CR><LF>
|
|
|
消息结束
|
如果是GPS芯片已经进行解算，并输出差分定位结果，那么GGA语句中“定位指示”应为2、4、或5；查分时间应大于0（不为空）；差分站ID应不为空。
只有同时满足上述条件，才能得到精确的测量结果。接下来，我们看一下实际测试结果。测试环境，某小区内：
测试中，使用 上海合宙通信科技有限公司提供的Air202 GPRS通信模块，对GPS芯片进行控制，连接千寻位置®平台。将模块输出的GGA原始语句上报到千寻位置®平台，将平台下发的数据传输给GPS芯片，然后打印GPS芯片解算后输出的GGA。
（手机APP输出数据）
（差分定位结果）
（对比）
通过对比图可以看出，手机定位偏差较大（并没有在顶天台测试嘛），RTK测试结果非常准确，符合测绘等需求。
接下来进入后会有期的“你问我答”环节：
Q：RTD、RTK服务贵吗？
A：可以到千寻位置®官网查询。参考价：RTD ￥6/月/设备；RTK ￥400/月/设备。
Q：如何判断我的定位结果是否为差分运算后的结果呢？
A：观察GGA语句中的定位指示输出值.
Q：流量消耗多少？
A：RTCM数据每秒下发一次，每次大约0.5k，大约需要60m/天（按24小时计）。
Q：大约需要多久才能得到RTK固定解？
A：固定点测量大约需要10分钟。
Q：有没有把办法减少流量消耗？
A：可以根据gps状态修改代码，当定位模式为“rtk固定解”时，主动断开连接。GPS定位状态改变再重连服务器。
Q：为什么设备一直处于浮点解定位状态，无法固定。
A：请确保终端设备天线对空观测环境良好，没有受到遮挡，或处于易产生多路径信号反射的物体附近，也请留意导航卫星信号接收正常，CN0处于正常范围内，未受到无线电干扰。
低功耗篇
——21世纪，物联网最重要的搭档有什么？
——电池。
从常见的的共享单车、车载定位器，到不常见的远程抄表、充电桩管理。在各种和物联网相关的应用中，供电始终是一个绕不开的话题。
如果是有常电（如汽车、自动贩卖机）还好，如果是使用电池，那么每一毫安的电都要精打细算才行（哪怕是用太阳能板充电的共享单车，也经常面临“低电”困扰呢）。
MCU、GPS、通信模块等，都是众所周知的耗电大户。其中，GPS芯片因为要承担搜星、计算，输出的任务，所以它的耗电量也是不容小觑的。那么，有没有什么办法让GPS芯片“节能降耗”呢？
答案当然是肯定的。前文提到过，GPS芯片搜星时耗电量最大了，如果能让模块尽量减少搜星和追踪的耗电量，就可以达到目的啦。如何做到这两点呢？接下来我们以物联网行业最常用的国科GK9501 GPS芯片为例，进行说明。
搜星
星历下载 和 星历预测
前文提到过，通过2G网络将星历文件传给GPS芯片，从而实现秒定位+省电，众人拍手欢呼。那么，忽然又出现了个“星历预测”，这是什么鬼呢？
Q：什么是“星历预测”？
A：GK9501的软件自带“星历预测”功能。它是指在信号正常（CN值大于27）的情况下，硬件连续运行5~10分钟，即可在内部自动生成星历，并预测出未来2~3天的星历，此过程不需要耗费任何流量。实现“通电5分钟，奔跑72小时”。
当然实现“星历预测”这个功能，是有条件的：
1、星历被下载过一次（外部输入给GPS芯片星历文件，或者GPS芯片自主3D Fix）
2、GPS信号CN值不低于27
3、正常定位过一次；
4、RTC不掉电（当主电源断开后，只有RTC电源不断，星历预测功能才可以使用，RTC断开后星历预测功能将不再起作用）；
Q：“星历预测”和“星历下载”的区别是什么？对实际定位有什么帮助？
A：这个要从AGPS的发展史说起。
早期，服务器下发的星历文件是包含全部所有的可见卫星数据，将之发给GPS芯片，GPS芯片再根据星历文件去搜星。缺点是星历文件大，定位效果还差那么一丢丢；现在，首先是使用通信芯片进行基站定位，后台获取一个粗略的地理位置，查询导航电文后，再根据该地理位置精确下发当前可见卫星星历，GPS芯片再根据精确的星历文件去针对性地搜星。星历文件体积更小，定位效果更好。
由此可见：“星历预测”是芯片自动生成的，仅包含可见卫星的星历；而“星历下载”是包含全部可见（但是不可用）卫星的星历。
无论在什么状态下，都是GPS信号CN值越好，定位越快；6小时内的 星历下载 保存可以将RTC电源断开。
Q：如果“星历预测”可以用，那为什么还通过2G网络“星历下载”呢 ？
A：因为“星历预测”的前提是在“信号正常（CN值大于27）的情况下，连续运行5-10分钟”，电流28mA，相对比较耗电。所以大多数应用会倾向于每次都进行“星历下载”，而非使用“星历预测”——何况通过基站定位获取大概位置的动作，本身就需要2G联网服务器呢。
Q：为什么星历数据保存有效时间最长是6小时？
A：星历保存有效的时间和卫星的运行轨迹相关。
星历保存时间越长，原来星历里的可见卫星就越少。因为GPS卫星绕地一圈是12个小时，所以，星历数据有效期6小时已是极限值。超过这一时间后，原来的星历数据就没有意义了。
鉴于星历保存的时间越短，其对应星历里的可见星就越多，所以2小时内的星历比保存6小时内的星历对定位的帮助更大。
追踪
动态追踪也是很耗电的，那么有没有办法让芯片“半睡半醒”的工作呢？嘿嘿，还真有办法，GK9501可是会“达芬奇睡眠法”的哦。
省功耗追踪模式实际上就是周期性自动唤醒：是GK9501根据当前的运动状态自动设置睡眠时间和运行时间。例如在运动比较快的情况下，会自动睡眠30秒，运行3秒；在运动比较慢的情况下，会自动睡眠60秒，运行3秒；达到在有大致轨迹的情况下，降低功耗的目的。如果主控也需要同步睡眠，可以通过GPIO来通知主控。当然也可以通过主控周期性切断GK9501电源的方式实现这一目的。
Q：好像其他友商的芯片也支持AGPS秒定位呢，和GK9501有什么区别呢？
A：uBlox、中科微、泰斗支持AGPS，MTK、国科GK9501支持秒定位。区别是前者只下载星历，后者不但下载星历，还会结合基站定位加速找星定位的过程。这个是AGPS和秒定位的本质区别。
Q：有没有推荐的GPS物联网模块呢？
A：上海合宙通信科技有限公司的Air8xx系列。使用RDA8955+GK9501平台，支持2G和GPS，稳定可靠。
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