وقتی برای اولین بار اپلیکیشن مسیر‌یاب را باز می‌کنید، ممکن است چند ثانیه یا حتی چند دقیقه منتظر بمانید تا گوشی‌تان سیگنال ماهواره را دریافت کند؛ ولی با A-GPS این زمان به چند ثانیه کاهش می‌یابد و در شرایطی مانند داخل ساختمان یا آسانسور هم به‌خوبی کار می‌کند. A-GPS یا سیستم موقعیت‌یابی پیشرفته، نسخه‌ای ارتقاءیافته از GPS است که با دریافت داده‌های کمکی از اینترنت یا شبکه تلفن همراه، زمان شناسایی مکان را از چند دقیقه به چند ثانیه کاهش می‌دهد. در ادامه می‌خواهیم شما را با روش کار این سیستم موقعیت‌یابی پیشرفته آشنا کنیم.
فناوری A-GPS در یک نگاه
A-GPS (سیستم موقعیت‌یابی پیشرفته) فناوری است که با دریافت داده‌های کمکی از طریق اینترنت یا شبکه تلفن همراه، زمان شناسایی موقعیت مکانی را از چند دقیقه به چند ثانیه کاهش می‌دهد. طراحی خاص این سیستم باعث شده است حتی در محیط‌هایی با سیگنال ضعیف هم عملکرد خوبی داشته باشد. اِی-جی‌پی‌اس با استفاده از پیش‌داده‌های ارسالی از سرورهای کمکی، دستگاه را از جستجوی گسترده سیگنال‌های ماهواره‌ای بی‌نیاز می‌کند و مصرف باتری و توان پردازشی دستگاه را کاهش می‌دهد. در ادامه با جزئیات این فناوری و تاریخچه آن بیشتر آشنا می‌شوید.
A-GPS دقیقاً چیست؟
Assisted GPS یا همان GPS کمکی، نسخه‌ای از سیستم موقعیت‌یابی جهانی است که زمان شناسایی مکان دستگاه را کاهش می‌دهد. در این روش به‌جای دریافت اطلاعات مکانی از سیگنال‌های ضعیف ماهواره، داده‌ها از طریق اینترنت یا شبکه تلفن همراه (پیش‌از اتصال به سیگنال ماهواره) دریافت می‌شوند. باوجوداین، جی‌پی‌اس آماده می‌شود تا به‌محض جست‌وجوی سیگنال‌های ماهواره‌ای به‌سرعت موقعیت شما را شناسایی کند.
این تکنیک اولین بار برای افزایش سرعت ردیابی تماس‌های اضطراری در ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفت و بعدها در تلفن‌های هوشمند نیز به کار گرفته شد.
A-GPS دو حالت دارد: آنلاین و آفلاین. در حالت آنلاین، دستگاه هم‌زمان به سرورهای ارائه‌دهنده داده متصل است و اطلاعات را به‌صورت لحظه‌ای و لایو دریافت می‌کند. در حالت آفلاین، اطلاعات از قبل ذخیره شده‌اند و بدون نیاز به اتصال مجدد، دستگاه می‌تواند موقعیت خود را شناسایی کند. با این رویکرد، علاوه‌بر افزایش سرعت و دقت سیستم موقعیت‌یاب، حجم پردازش و میزان مصرف باتری گوشی هم کمتر می‌شود.
ریشه‌های A-GPS: از طرح اولیه تا توسعه
نخستین ایده‌های A-GPS در سال ۱۹۸۱ و با ثبت اختراع «سامانه ناوبری» توسط رالف تیلور و جیمز سِنوت در سازمان ناسا برداشته شد. آن‌ها پیشنهاد کردند که با ارسال داده‌های کمکی از ایستگاه زمینی به گیرنده کاربر، زمان لازم برای برقراری ارتباط کامل با ماهواره‌ها به حداقل برسد.
البته ریشه‌های سیستم موقعیت‌یابی جهانی (GPS) به دوران جنگ سرد بازمی‌گردد، زمانی که ویلیام گویر و جورج وایفن‌باخ در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز، سنگ‌بنای این فناوری را ایجاد کردند. ایده کلی A-GPS این بود که به‌جای دریافت آهسته داده‌های ماهواره‌ای، این داده‌ها (قبل از اقدام به موقعیت‌یابی) توسط شبکه تلفن همراه یا اینترنت به دستگاه مورد نظر ارسال شوند. با این کار زمان برقراری ارتباط اولیه کاهش می‌یافت.
حرکت از ثبت اختراع اولیه به عملیاتی‌سازی A-GPS حاصل تلاش شرکت «اسنپ تراک» است. این شرکت در سال ۱۹۹۵ میلادی توسط استیو پوزنر و نورمن کراسنر تاسیس شد و در سال ۱۹۹۸ در طی کنفرانسی سیستم موقعیت‌یابی پیشرفته را معرفی کرد.
در سال ۲۰۰۰ میلادی شرکت کوالکام با پرداخت یک میلیارد دلار سهام اسنپ تراک را خرید؛ سپس فناوری آن را با برند GPS-One در چیپ‌ست‌های خود ترکیب کرد تا زمان موقعیت‌یابی گوشی‌های هوشمند به یک ثانیه برسد.
پیاده‌سازی این تکنولوژی برای کمیسیون ارتباطات فدرال آمریکا اهمیت زیادی داشت؛ بنابراین شرکت‌ها را ملزم کرد تا ابتدای ماه اکتبر سال 2001 بخشی از محصولات خود را به این فناوری مجهز کنند. از آن تاریخ به بعد فناوری A-GPS به‌سرعت فراگیر شد.
A-GPS چطور کار می‌کند؟
A-GPS با دریافت پیش‌داده‌های ماهواره‌ای از طریق اینترنت یا شبکه تلفن همراه، زمان لازم برای شناسایی اولیه موقعیت مکانی را کاهش می‌دهد. در GPS معمولی، این داده‌ها از خود ماهواره‌ها و با سرعت بسیار پایینی ارسال می‌شوند؛ ولی در A-GPS سرورهای کمکی این اطلاعات را به دستگاه می‌فرستند تا گیرنده پیش‌از اقدام برای دریافت سیگنال، بداند کدام ماهواره کجا قرار دارد و اطلاعات باید با چه پارامترهایی دریافت شوند. این پیش‌داده‌ها برای چند روز آینده معتبر هستند و هر چند ساعت یک‌بار هم به‌روزرسانی می‌شوند.
A-GPS دارای دو مدل MSA و MSB است. در حالت MSA، پردازش موقعیت‌یابی در سرور انجام می‌شود و دستگاه فقط داده‌های خام را دریافت می‌کند. در حالت MSB، گیرنده پیش‌داده‌ها را دریافت می‌کند و محاسبه موقعیت را خودش انجام می‌دهد. این مدل مصرف پهنای‌باند کمتر و پاسخ سریع‌تری دارد؛ ولی از توان پردازش دستگاه استفاده می‌کند.
از طرفی، A-GPS می‌تواند از موقعیت تقریبی کاربر که از وای‌فای به دست آمده است نیز استفاده کرده و ناحیه جست‌وجوی سیگنال‌های ماهواره را محدودتر کند. با این کار، دستگاه نیازی به جستجوی سراسری ندارد و فقط بر روی ماهواره‌های در دسترس تمرکز می‌کند.
کاربردهای A-GPS در زندگی روزمره
فناوری A-GPS استفاده سریع از اپلیکیشن‌های مسیریابی مانند Google Maps و Waze را حتی در شرایطی با سیگنال ضعیف امکان‌پذیر می‌کند. مراکز خدمات اضطراری می‌توانند موقعیت تماس‌گیرنده را با دقت بالا در لحظه دریافت کنند و سرعت واکنش خود را افزایش دهند. اپلیکیشن‌های مبتنی بر موقعیت برای اقداماتی مانند اعلان تخفیف‌های محلی یا نمایش وضعیت آب‌و‌هوا و به‌طور کلی ارائه خدمات بهتر، از این فناوری و قابلیت‌های آن استفاده می‌کنند.
در صنایع حمل‌ونقل و لجستیک، A-GPS به رهگیری ناوگان و محموله‌ها کمک می‌کند تا مدیران مسیرهای بهینه را انتخاب و توقف‌های غیرضروری را کاهش دهند. حتی در محیط‌های سرپوشیده مانند پارکینگ‌ها یا داخل ساختمان‌ها نیز این فناوری با استفاده از ایستگاه‌های تلفن همراه یا سیستم‌های موقعیت‌یابی داخلی (IPS)، موقعیت دقیق را در اختیار بخش کنترل قرار می‌دهد.
A-GPS با کاهش مصرف توان پردازشی در دستگاه‌ها باعث بهبود عمر باتری می‌شود تا کاربران بدون نگرانی از خالی شدن زودهنگام، از ناوبری و دیگر سرویس‌های موقعیت‌یابی استفاده کنند. شرکت‌های ارائه خدمات حمل‌ونقل اینترنتی هم می‌توانند از این سیستم برای شناسایی دقیق موقعیت رانندگان و مسافران استفاده کنند.
مقایسه A-GPS با GPS معمولی
A-GPS با دریافت داده‌های پیش‌نیاز از سرورهای کمکی، زمان لازم برای «اولین قفل» سیگنال ماهواره را به چند ثانیه کاهش می‌دهد، درحالی‌که GPS معمولی بسته به شرایط محیط، ممکن است حتی تا چند دقیقه برای قفل‌کردن سیگنال ماهواره‌ای زمان بگیرد. این صرفه‌جویی باعث می‌شود در اپلیکیشن‌های مسیریابی، حتی در تونل‌ها یا پارکینگ‌های زیرزمینی، تاخیر زمانی کاهش یابد. این در حالی است که فناوری GPS در شرایط نامساعد اغلب قادر به دریافت سیگنال نیست.
روش‌های اولیه موقعیت‌یابی دقتی در حدود 100 متر دارند و برای تشخیص موقعیت کلی مناسب‌اند، ولی A-GPS دقتی نزدیک به ۵ تا ۱۰ متر دارد و برای دریافت خدمات کاربردی مانند اسنپ عالی است. از طرفی در مقایسه با فناوری موقعیت‌یابی با Wi-Fi که در محیط‌های داخلی و شهری با پوشش شبکه متراکم، دقتی حدود ۵ تا ۳۰ متر دارد، A-GPS در فضای باز و محیط نیمه‌بسته دقت و پایداری بهتری از خود نشان می‌دهد.
مقایسه A-GPS با سیستم‌های چند‌منظوره GNSS
سیستم‌های GNSS چند‌منظوره با استفاده از داده‌های چند صورت فلکی ماهواره‌ای، دقت را تا حدود ۱ تا ۳ متر بهبود می‌دهند و مقاومت در برابر اختلالات و از کار افتادن یک صورت فلکی را افزایش می‌دهند؛ اما این گیرنده‌ها معمولاً پیچیده و گران‌قیمت هستند و انرژی بیشتری مصرف می‌کنند. این در حالی است که A-GPS با تکیه بر اینترنت یا شبکه تلفن همراه، نیاز به سخت‌افزار پیشرفته‌ای ندارد و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد.
همچنین GNSS در محیط‌های شهری با آسمان باز بهتر عمل می‌کند، ولی A-GPS در مواقعی که اتصال ماهواره‌ای محدود است (مثل داخل ساختمان‌های اداری) با گرفتن داده‌های کمکی از شبکه، دقت در موقعیت‌یابی را حفظ می‌کند. در نتیجه، برای کاربران عادی که نیاز به موقعیت‌یابی سریع، کم‌مصرف و البته کم‌هزینه دارند، A-GPS گزینه مناسب‌تری است.
چشم‌انداز آینده A-GPS
روندهای نوظهور در A-GPS به‌سمت ترکیب فناوری‌های نوین مانند ۵G و هوش مصنوعی (AI) حرکت می‌کنند تا دقت و سرعت موقعیت‌یابی بیش‌ازپیش افزایش یابد. اتصال ۵G با تاخیر کم و پهنای‌باند بالا امکان به‌روزرسانی لحظه‌ای داده‌های ماهواره‌ای را فراهم می‌کند و سرعت موقعیت‌یابی اولیه را هم افزایش می‌دهد.
به‌علاوه، الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توانند با تحلیل الگوهای حرکت و تاریخچه موقعیت‌یابی، پیش‌بینی‌های دقیقی از مسیر و مکان بعدی کاربر ارائه دهند و خطای موقعیت‌یابی را تا چند متر کاهش دهند.
از سوی دیگر، مینیاتوریزه‌شدن گیرنده‌ها و ادغام A-GPS در تراشه‌های کوچک و کم‌مصرف، باعث کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر باتری در دستگاه‌های مجهز به این فناوری خواهد شد. البته همچنان گرایش به GNSS چند‌منظوره ادامه دارد تا با بهره‌گیری از داده‌های چندین صورت فلکی، دقت شناسایی موقعیت مکانی به اوج خود برسد.
سخن پایانی
این روزها A-GPS نه یک فناوری تخصصی، که ابزاری ضروری در زندگی ماست؛ از مسیریابی سریع در ترافیک شهری تا نجات جان انسان‌ها در تماس‌های اضطراری. این سیستم با کوتاه‌کردن مسیر بین ماهواره‌ها و گوشی‌های هوشمند، دنیایی می‌سازد که در آن «منتظر ماندن» برای موقعیت‌یابی معنایی ندارد. در اینجا با بخش‌های مختلف این فناوری و تفاوت آن با GPS معمولی آشنا شدید. امیدواریم مطالب برای درک اهمیت و قابلیت‌های A-GPS کافی بوده باشد.
منابع:
نظرات کاربران