大部分智慧型手機用戶對定位和位置服務的期許為在任何環境之下，智慧型手機都能提供不中斷的緊急通報和適地性服務（LBS）；在最低的功率消耗和硬體成本之下，提供最佳的定位精確度和可靠度。用戶的基本需求可切割成四個領域：

　　．首次定位時間

　　絕大多數用戶期待，當他們想要使用定位和位置服務時，就能立即獲得位置資訊，因此首次定位時間（Time to First Fix， TTFF）必須非常的短。傳統GPS接收機所定義的TTFF時間已無法滿足智慧型手機用戶需求，為了將TTFF時間降至最低，智慧型手機必須結合各種定位技術或輔助資訊，以滿足用戶需求。

　?。恢镁_度

　　定位和位置服務的精確度可以從1公尺到100公尺，基本上，超過100公尺的誤差將會大幅降低或者是限制位置服務的應用程度。

　?。恢觅Y訊的可得性

　　當用戶需要位置資訊時，智慧型手機皆能立即提供位置資訊給用戶，不管用戶是在戶外或是室內的環境。

　?。恢觅Y訊的可靠度

　　智慧型手機所輸出的位置資訊可信嗎？就算是處在干擾或遮蔽的環境下，智慧型手機所提供的位置資訊可靠度（Integrity）和可重復性，亦必須滿足用戶需求。

　　為滿足客戶對定位服務的四點要求，次世代慧型手機須具備相對應的技術，以下將一一解說。

　?。瓽NSS接收機定位須支援多衛星系統

　　除傳統GPS功能外，新世代GNSS接收機須能支援各國衛星系統，例如俄羅斯GLONASS、歐盟伽利略（Galileo）系統、日本準天頂衛星系統（Quasi-Zenith Satellite System， QZSS）和中國大陸的北斗（Compass ）系統。

　　．手機基地臺定位

　　傳統全球行動通訊系統/整體封包無線電服務/寬頻分碼多工（GSM/GPRS/WCDMA）系統基地臺定位技術，例如利用細胞/小區（Cell/Sector）位置資訊的定位方式、CDMA2000系統所采用的先進上鏈三角定位（AFLT）、利用網路量測回報的定位（NMR）技術、利用4G長程演進計畫（LTE）的觀察抵達時間差（OTDOA）的定位技術。

　?。?a target="_blank">MEMS定位

　　利用微機電系統（MEMS）的慣性感測器（Inertial Sensor）元件，增強定位精確度和可靠度。

　　．其他無線訊號定位

　　利用無線區域網路（Wi-Fi）或社群網路（Crowdsourcing）提供定位的服務。

　　圖1所示為智慧型手機用戶對下一世代位置和定位服務的要求，所有的技術都必須向下相容且無縫接軌（Seamless Handover）。

　　圖1 下一代定位和位置服務愿景

　　GLONASS成智慧手機標配

　　當今智慧型手機內建的GNSS接收機都支援俄羅斯GLONASS系統，以下概述其優點。事實上GLONASS系統并非一套全新布建的衛星導航系統，其已經存在于地球軌道將近20年，但過往針對GLONASS的應用并不普及。最主要的原因在于俄羅斯政府受限于財務壓力，因此無法維持GLONASS系統的全面運轉，且GLONASS所提供的涵蓋率、精確度和可靠度一直以來都令人存疑。

　　直到普亭（Vladimir Putin）擔任總統的時代，俄羅斯才恢復對GLONASS系統的更新和升級。隨著俄羅斯政經環境的改變，GLONASS系統變得愈來愈重要。截至目前為止，總共有二十七顆GLONASS衛星在地球軌道上運行。GLONASS系統提供全球覆蓋的能力，同時精確度和可靠度也伴隨著新一代的衛星升空，而有顯著改善。

　　在政治方面的影響，則是普亭一再揚言要對任何進口到俄羅斯的導航產品（包含宣稱具有導航功能的智慧型手機）征收處罰性的關稅，以強制推行GLONASS系統在終端設備的普及率。2011年4月Qualcomm.html‘ target=’_blank‘》高通（Qualcomm）利用中興（ZTE）的智慧型手機在普亭（時任俄羅斯***）面前實際展示利用GLONASS衛星系統來定位，此舉更是將GLONASS接收機推升到任何智慧型手機的標準配備。

　　適用高緯度地區GLONASS補強GPS訊號接收

　　GLONASS衛星位于中地球軌道（Medium Earth Orbit， MEO），距離地球平均海平面高度為19，100公里，比GPS衛星的軌道稍低一些。GLONASS衛星軌道的傾角（衛星軌道面和地球黃道面的夾角）為64.8度，GLONASS實際上是為了高緯度地區所設計的導航衛星系統，因此其高傾角設計有利于高緯度地區衛星訊號的接收。

　　在高緯度地區，GPS衛星集中于南方的天空，因此GPS接收機的訊號接收很容易受到天線圖狀（Pattern）和地形地物的影響，GLONASS和GPS雙星系統接收機可以互補使得衛星訊號的接收更為強健。GLONASS共有三個軌道，因此每個軌道上面會有八個平均分布的衛星。GLONASS衛星繞行地球的周期為11小時15分鐘。表1為GPS和GLONASS衛星的比較。

　　GLONASS基于FDMA技術

　　比較值得注意的是GLONASS采用分頻多重存?。‵DMA）系統，有別于GPS采用分碼多重存?。–DMA）系統，所有GLONASS使用相同最大長度位移暫存器序列（MLSR）來編碼，但利用不同的載波頻率來發射，因此衛星的識別是利用載波頻率，而不是編碼序列。GLONASS系統的中心頻率為1，602MHz，每個頻道間距為500kHz，GLONASS衛星編碼和載波的關系可用下列公式表示，圖2顯示GLONASS和GPS訊號和頻率的屬性，而表2詳列GLONASS和GPS訊號比較。

　　圖2 GLONASS和GPS載波頻率和調變的差異

　　2005年后，俄羅斯當局重新擬定GLONASS衛星的頻道碼，GLONASS衛星的頻道碼介于-7~+6間，其中+5和+6保留給特殊用途，并不提供民間使用。在地球軌道上面任兩個對稱的衛星會使用相同的頻道碼。

　　根據GLONASS載波頻率公式發現，兩顆不同的GLONASS衛星會具有相同的載波頻率，實際上這兩顆衛星無法同時被看見，因其彼此會落在運行軌道的正對面。在GPS/GLONASS雙頻雙模接收機的解碼上，要小心處理GLONASS不同衛星，但發射載波相同的問題。例如當GNSS接收機是冷開機（Cold Start）或工廠重置模式（Factory Reset）下，當開機時一般都會利用行動網路下載長期的軌道預測資料（Predicted Orbit Data），加速首次定位時間。此時GNSS接收機除非已經利用其他方式得知大致位置，否則無法判定所鎖定GLONASS衛星是同一軌道上面對立的兩顆衛星中的哪一顆。一般演算法是等到GPS定位之后、或是直接解碼GLONASS星歷資料（Ephemeris），才能判斷正確GLONASS衛星號碼。在無法得知正確的GLONASS的衛星號碼之前，無法利用下載的軌道資料來計算位置。

　　善用GLONASS/GPS時域交錯加速智慧手機定位

　　GLONASS導航訊息（Navigation Message）由一個超級訊框（Superframe）組成，持續時間為2.5分鐘。超級訊框由五個子訊框（Subframe）所組成，因此每個子訊框持續時間為30秒，和GPS類似。每個子訊框由十五個字串（String）所組成，每個字串的持續時間為2秒。十五個字串可分為兩部分--立即資料（Immediate Data）和非立即資料（Non-immediate Data）；立即資料占用五個字串的長度，主要用來攜帶該衛星的星歷資料和時鐘修正訊息。后面十個字串攜帶其他衛星的星歷（Almanac），每個衛星星歷會占用兩個字串，因此一個訊框可以廣播五顆衛星的星歷。圖3為GLONASS衛星所廣播的導航訊息結構。

　　圖3 GLONASS衛星廣播的導航訊息結構

　　GLONASS采用協調世界時間（UTC），但GPS采用GPS時間，兩者間時差為15秒（2012年6月30日后為16秒）。這種時間交錯的排序方式，適合GNSS接收機的解碼。圖4顯示GPS和GLONASS利用時域交錯的方式發射導航訊息。時域交錯主因為來自不同的系統時間所產生的潤秒（Leap Second）。

　　圖4 GLONASS和GPS衛星所廣播的衛星星歷在時域上的交錯，主要來自潤秒。

　　在時域上利用交錯的方式發射衛星星歷資料，有助于加速定位，特別在間斷性遮蔽的環境中，能夠連續解碼18秒的GPS星歷資料。藉由GLONASS特殊的交錯，有可能在空間的空檔內解出GLONASS的星歷資料，利用GPS和GLONASS混合（Hybrid）量測來計算出用戶的位置。大城市里，經常會遇到間斷遮蔽的情況，GPS和GLONASS先天的時域交錯使得GNSS接收機在自主模式（Autonomous Mode）之下的首次定位時間會遠小于GPS??接收機。

　　值得注意的是，由于GLONASS和GPS的頻段不同，所以GNSS接收機的外部電路須能支援較大頻寬，以涵蓋GPS和GLONASS頻段。


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