老司机揭秘手机定位技术，这下彻底明白啦！

老司机揭秘手机定位技术，这下彻底明白啦！

在我们今天生活的移动互联网时代，手机已经成为每个人生活的标配。

这些手机上安装了各种APP，提供各种服务，彻底改变了我们的生活。

这些服务包括我们今天的主角——定位。

每个人、每个物体在这个地球上都有一个空间位置信息，这就是定位。 它很重要，我们靠它来找到这个人或这个东西。

自从人类文明开始，就发明了地图来标记位置信息。 但由于技术手段的落后，人们只能通过参照物来定位“佛法”。

佛系定位，随心所欲

后来有了指南针和指南针，人类的定位能力不断提高，定位的准确度也不断提高。

郑和下西洋，用“画星术”定位

进入现代以后，随着社会的进步和科技的发展，定位技术突飞猛进。 我们几乎可以测量和定位世界的每一个角落。

世界地图

用于定位的设备和技术，也从航海航空、测绘救灾、军事防御等“高大上”的领域，逐渐深入到普通人的生活中，成为不可或缺的一部分。 如车辆导航、物流跟踪、交通管理等。

车辆定位导航

那么，大家在平时使用手机定位服务的时候，有没有想过这些问题：

手机是如何实现定位的？ 工作原理是什么？

卫星定位大家都知道，那么卫星的定位方式是不是只有一种呢？ 为什么有时候我们没有打开手机的卫星定位开关，但仍然可以进行定位呢？

如果我们在室内，没有卫星信号覆盖，是不是根本就无法定位呢？

……

在今天的文章中，小编将为大家揭晓这些问题的答案。

卫星定位

定位，我们通常根据使用场景分为室内定位和室外定位。

再说说用得最多的户外定位。

目前最主流的室外定位方式，刚才我们也提到了卫星定位。

卫星定位是利用人造地球卫星进行点测量的技术，也是目前应用最广泛、最流行的定位技术。 其特点非常突出，即精度高、速度快、使用成本低。

然而，世界上只有少数几个国家有能力建设和维护卫星定位系统。

比较知名的有：美国的GPS，中国的北斗（BDS），欧洲的伽利略（），俄罗斯的。 此外，还有日本的准天顶系统（QZSS）和印度的IRNSS。

让我们以使用最广泛的美国 GPS 系统为例。

GPS，英文全称是 。

1958年作为美军项目启动，1964年投入使用，1994年全面部署。

GPS系统的主要建设目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候、全球导航服务，并用于情报收集、核爆监测等一些军事用途。和应急通信。

该系统由24颗卫星组成，其中21颗工作卫星，3颗在轨备用卫星。 它们共同构成了 GPS 卫星星座。

24颗卫星离地高度为11小时58分（恒星时12小时），均匀分布在6个轨道面。

正常情况下，地球表面任意一点在任意时刻平均可观测到6颗GPS卫星，同时最多可观测到10颗卫星。

除了天上的卫星，当然还需要地面上的相关设备进行配合和监控，那就是地面监控系统。

GPS工作卫星地面监测系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

GPS导航系统的基本原理是测量已知卫星与用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据，就可以知道接收机的具体位置。

我们的手机内置了GPS模块和天线，相当于一个接收器，负责接收和处理GPS数据。

这些数据被手机操作系统或APP应用软件（如百度地图）调用，用于精确定位。

Tips：如果你有兴趣，可以安装“GPS雷达”之类的APP，随时查看你的手机能找到哪些定位卫星：

随便扫了一眼，头顶上的卫星倒是不少。

卫星定位事关国家安全，当然不能完全依赖国外。 因此，虽然GPS系统已经很成熟，但我国还是发展了北斗系统。

弹道导弹，总不能用人家又老又漂亮的卫星定位吧？

到现在，我们的北斗系统已经可以商用了。 配合参考站，可为客户提供精确到10米的定位服务，可与GPS相媲美。

同时，北斗也弥补了GPS的不足，具备了短消息的能力（GPS卫星单向广播，不具备双向通信能力，功能稍显单一）。

对于GPS这样的卫星定位系统，影响定位精度的因素主要来自两个方面。 一个是大气中的电离层（电离层在太阳光的照射下充满了离子和电子，对GPS信号的电磁波有害，影响严重），还有一个是多径效应（我之前提到过之前介绍过通信基础知识，由于建筑物等影响，直达信号和反射信号的到达时间不同，造成信号干扰）。

不过一般来说，天气好的话，GPS的定位精度不会太差。

基站定位

好了，说完卫星定位，我们再来看看地面定位。

说到地面定位，你首先想到的是什么？ 哈哈，是雷达吗？

的确，作为一种搜索和定位技术，雷达在军事和民用领域都有着广泛的应用。 但是，毕竟普通手机的数量非常多，生活场所的障碍物也非常复杂。 无论从技术还是成本角度，都不适合用雷达定位。

龙珠雷达其实是个好东西

那我们用什么方法呢？

其实可以使用的方法有很多，最常用的就是基站定位，也就是常说的LBS，Based（基于位置的服务）。

基站定位的原理与雷达类似。 大家都知道，雷达定位就是发射雷达波，根据目标的反射来计算空间位置。

对于基站定位，基站相当于一台“雷达”。

通常在一个城市里，一部手机会处于多个基站的信号覆盖之下。 手机会“测量”不同基站的下行导频信号，得到各个基站的信号TOA（到达时间）或TDOA（到达时间差）。 根据这个测量结果，结合基站的坐标，就可以计算出手机的坐标值。

画个图一目了然：

很明显，三点钟。

基站定位精度不高，误差在百米到上千米左右。 误差的主要原因是基站的位置和密度。 简而言之手机蓝牙传输距离，基站数量越多、密度越高，定位精度越高。 基站和手机之间的障碍物越少，定位精度就越好。

一般农村基站定位精度低，因为农村基站少，盲区多。 有时只有一个站的信号，当然无法准确定位。

一个站可以定位一个圆，但不能定位一个点

除了上面提到的基站定位，如果你对定位精度要求不高，也可以直接查看手机当前所在小区的信息来确认目标位置。

我们所有的手机，只要接入了运营商的网络，就相当于在网络中“注册”了。 在手机中可以查询到当前连接的基站信息。

在通话界面输入*#*#4636#*#*可以查看对应的基站信息

对于 Apple，输入 *3001#12345#*

在运营商方面也很容易找到这些信息。 即使你关机了，运营商HSS（负责管理用户数据的设备）也能查出你之前所在的基站小区。

这种方法查位置比较快，但是准确率很低。 一个基站的覆盖范围从几百米到几公里不等。

Wi-Fi定位

除了基站定位，还有一种地面定位方式大家可能比较陌生，那就是Wi-Fi定位。

没错，Wi-Fi也可以定位！

大家可能认为我说的Wi-Fi定位就是IP位定位。 其实并不是！

大家都知道，每个上网的人都会有一个公网IP地址。 这些IP状态都是在网络系统中注册的，比如属于南京电信或者上海联通等。

IP地址确实可以粗略定位到你的位置（运营商可以查得更准确），但这种定位有局限性。 一方面，现在很多运营商都采用了NAT技术，不一定给每个用户分配一个公网地址。 另一方面，IP 地址很容易被欺骗。 如果我创建一个代理地址，你看到的IP可能来自美国。

我说的Wi-Fi定位和上面的IP地址定位是完全不同的，它是根据Wi-Fi路由器的MAC地址来定位的。

每个无线AP（Wi-Fi路由器）都有一个全球唯一的MAC地址，一般来说，无线AP在一段时间内是不会移动的。

开启Wi-Fi后，采集设备（如手机）可以搜索到该无线AP的信号，并获取其MAC地址和信号强度信息。

采集设备将信息上传至服务器，经服务器计算后，保存为“MAC-经纬度”的映射关系。 当收集到足够的信息后，服务器上就会建立一个庞大的Wi-Fi信息数据库。

当设备处于这样的网络中时，可以将收集到的可以识别AP的数据发送到定位服务器，服务器检索每个AP的地理位置，并结合每个信号的强度来计算设备的位置。 地理位置返回给用户设备，其计算方法与基站定位位置类似，也是采用三点定位或多点定位技术。

位置服务提供商应不断更新和补充自己的数据库，以保证数据的准确性。

那么，问题来了，这些AP位置映射数据是如何采集的呢？

大致可以分为两种——主动采集和用户提交。

谷歌的街景拍摄车，没想到吧？ 它是一种收集设备。 它收集沿途的无线信号并标记GPS定位的坐标并将其发送回服务器。

街景车

当手机用户开启“使用无线网络定位”时，会提示是否允许使用定位服务。 如果允许，谷歌将收集用户的位置信息。 它会自动收集Wi-Fi MAC地址、GPS位置信息、运营商基站代码等，并发送到苹果的服务器。

与基站定位一样，Wi-Fi定位在AP密集的地方也有很好的效果。 如果AP较少，则很难准确定位。

一般来说，Wi-Fi定位方式的实现难度比较大，可用性和准确度都不高。 因此，它主要是一种辅助定位方法。

辅助GPS定位

说到辅助，我们将谈论 A-GPS。

A-GPS，GPS，辅助全球定位系统。 顾名思义，这是 GPS 的增强功能。

辅助GPS网络架构

该技术是GPS定位和基站定位的结合。

手机通过基站大致定位自己的位置，然后将位置告诉AGPS服务器。 服务器会根据这个位置信息，将此时经过你头顶的卫星参数（有哪些，频率，位置，仰角等）反馈给你的手机。 您手机的 GPS 可以快速搜索卫星。

如果使用A-GPS，手机搜星速度将大大提升，几秒即可定位。

以上就是常用的室外定位技术。

其实说实话，最靠谱的还是卫星定位。 大家经常会发现自己在河里，多半是因为卫星没有信号，然后被基站定位和Wi-Fi定位给坑了。 . .

室内定位

事实上，GPS等定位技术虽然精度高，但也有一个明显的缺点，那就是无法穿透建筑物，无法实现室内定位。

然而，人们对室内定位有着强烈的需求。 比如地下车库，人们常常会忘记自己的车停在哪里。 再加上大型商场人多，找人会很困难。 如果孩子丢失，也需要找到它。

地下车库很考验一个人的方向感

工业上也有定位需求，比如厂房内的产线跟踪、资产管理等。

现在都在说“万物互联”，那么，物在哪里手机蓝牙传输距离，你肯定知道吧？

IoT、物联网

对于这种室内定位需求，我们应该采用什么样的定位方式呢？

事实上，任何一种通信技术本身都会具有定位功能。 就像我们刚刚提到的基站定位和Wi-Fi定位一样，它们都是通信技术，但是它们都可以通过测量时间差来测量位置。

那么，什么是短距离通信技术和室内定位技术呢？

例如蓝牙定位、红外线定位、RFID射频定位、超声波定位、定位、UWB定位等都属于室内定位技术。 Wi-Fi定位在室内也适用。

Wi-Fi室内定位

下面简单介绍几个典型的。

首先，让我们谈谈蓝牙定位。

蓝牙，大家都很熟悉，是一种短距离、低功耗的无线传输技术。

蓝牙定位是通过在指定区域安装（可以发出蓝牙信号）来实现精确定位。 这些比手机还小的信标每隔几米放置一次，能够与所有配备蓝牙模块的移动设备进行通信。

蓝牙定位联网

蓝牙定位的优点是体积小、距离近、功耗低，易于集成在手机等移动设备中。 只要打开设备的蓝牙功能，就可以定位。

说到蓝牙定位，不得不提的是，这是苹果公司在2013年推出的低功耗精准微定位服务，比以往普通的蓝牙技术传输距离更远，精度更高。

另一种流行的室内定位技术是超宽带超宽带。

超宽带（UWB）定位技术是利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥接节点与新加入的盲节点进行通信，利用三角测量或“指纹”定位来确定位置。

UMB室内定位技术

超宽带通信不需要使用传统通信系统中的载波，而是通过收发纳秒级甚至更短的极窄脉冲来传输数据，因此具有GHz量级的带宽。

由于UWB技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、定位准确等优点，前景十分广阔。

限于篇幅，小编就不一一介绍其他几种室内定位技术了。

需要说明的是，GPS定位、基站定位等方法的搭建门槛较高。 无论是技术还是资金，普通企业都买不起。 而室内定位技术则完全不同，它不需要很大的投资，技术难度也小很多，所以现在很多公司都在做研究，已经生产出很多成熟的产品。 这块的市场前景还是很广阔的。

好了，以上就是小编对常用定位技术的介绍。

最后提醒大家：位置数据属于重要的个人隐私信息，不得非法获取，不得用于非法目的。

大家一定要保护好自己的位置数据，千万不要授权不靠谱的APP随意获取你的位置信息，以免带来生命危险。