手機是如何定位的

標籤：串連不上   WiFi定位   .com   切換   中國聯通   medium   無線路由   距離   半徑   

來來來，科普文，轉自：https://bbs.feng.com/read-htm-tid-7709847.html

藍泓中天

 

近看到好多FY對手機定位方式的含義及原理，特別是wifi輔助定位的原理搞不明白，所以整理了一下以前寫的一篇科普文，發到論壇裡，科普一下~~  
全文比較長，長文恐懼症患者慎入。

     首先說一下要闡述這些東西：1、GPS定位。2、基站定位。3、WiFi輔助定位。4、AGPS定位。5、Glonass定位。6、北鬥定位。7、定位舉例。從4s開始，iPhone手機具有以上中1、2、3、4、5共五種定位方式。

 

       1、GPS定位 GPS是大家耳熟能詳的名詞了，它是由美國研究的一種定位方式。其系統由在軌道上啟動並執行31顆衛星（數字記不清了）和地面終端構成。       在軌衛星呢，是很多在太空中飛來飛去的衛星，它們的軌道是有規律的：無論你在全球什麼地方，至少同時有4顆衛星在你頭頂，其實跟我們關係不大。       地面終端，其實就是我們通俗說的GPS，它可以接收你頭頂上那些飛來飛去衛星的訊號，然後根據訊號計算出你當前的位置。常見的終端有車載導航GPS、手機內建GPS和徒步戶外GPS等。一般民用層級的精確度在10米左右。使用GPS時，需要在室外空曠能接收到GPS衛星訊號的地方才可以，室內基本無望。   它的特點是：不需要sim卡，不需要串連網路，只要在戶外，基本上隨時隨地都可以準確定位。但是GPS啟動後搜尋衛星的時間比較多，一般需要2分鐘左右（俗稱冷啟動）。

 

       2、基站定位  這是出現較晚的一種技術，其原理也比較簡單。樓主最初聽說是在2006年，中國移動推出過這麼一款利用基站定位的手機地圖，還是塞班系統的，體驗簡直弱爆了。       手機在插入sim卡開機以後，需要搜尋周圍的基站資訊（就是找訊號），通常在有訊號的地方，手機能搜尋到的基站不止一個，就像你的筆記本在小區裡能搜到不止一個開著的路由器一樣。然後手機會自動從這些基站中選擇訊號最好的（假如是基站A）串連註冊。其餘的基站就不用了嗎？不不，手機仍然搜尋著它們，一旦你離開基站A一段距離，基站A的訊號不如基站B了，手機會自動切換成基站B。這也就是為什麼同樣是待機一天，你在火車上比在家裡耗電要多的原因，手機需要不停的搜尋、串連基站。       當手機的網路覆蓋到一定程度的時候，基站定位也就應運而生了。       其原理如下：眾所周知，距離基站越遠，訊號越差，所以用訊號的強度可以大致估計距離基站的遠近。好了，由於基站都是中國移動中國聯通等電訊廠商建立的，所以他們可以確定每個基站準確的位置，當手機同時搜尋到至少三個基站的訊號時（現在的網路覆蓋這是很輕鬆的一件事情），手機除了串連訊號最好的一個外，同時根據基站訊號的強弱，大致估計出距離基站的遠近。由於基站位置是確定的，所以確定位置是很容易的，只需要以基站為圓心，距離為半徑多次畫圓即可，不過至少需要三個基站的訊號才可以。       怎麼樣，聽起來很像在附近的人裡重新整理三次位置畫圓來發現身邊的妹紙吧？       由於基站定位時，訊號很容易受到幹擾，所以先天就決定了它定位的不準確性，精度大約在150米左右，基本無法開車導航。定位條件是必須在有基站訊號的位置，手機處於sim卡註冊狀態（飛航模式下開wifi和拔出sim卡都不行），而且必須收到3個基站的訊號，無論是否在室內。但是，定位速度超快，一旦有訊號就可以定位，目前主要用途是沒有GPS沒有wifi的情況下快速大體瞭解下你的位置（比如可以使天氣預報走到哪兒更新到哪兒）。另外，如果你的手機裡沒有基站位置資料包，還需要連網才行。

 

      3、WiFi輔助定位 其實全名不叫這個，叫wifi輔助下的什麼定位來著，不過作為一個醫學生我覺得還是叫wifi依賴定位更好理解：wifi依賴，顧名思義，周圍必須有wifi才可以！這個技術貌似最初是Google提出來的，目的是解決室內精確定位，原理類似基站定位。       Google的工程師們是這樣想的：一個wifi熱點的覆蓋範圍僅有幾十米，全世界絕大多數的wifi熱點都是固定位置的，他們又擁有獨一無二的MAC地址（一種編碼，作用類似熱點的shen fen zheng 號碼），如果應用基站定位的原理，那麼就可以獲得相當精確的位置資訊了。可是，世界上那麼多wifi熱點，你總不能跑到各個國家，敲開市民的門去測量吧？Google想到了他的神器——Google地圖。       假如你的家裡有個自己設立的無線路由器，經常開機，你的鄰居正在陽台上用手機玩Google地圖，恰好他手機的wifi是開著的，不過沒有串連你家的熱點。當你的鄰居用GPS準確在地圖上定位後，Google伺服器會記錄周邊的wifi熱點資訊。正好，你的路由器開著，然後被記錄到資料庫了：某國家某省某市某小區某樓東側（其實是用經緯度）有一個MAC地址為12-2e-3f-4a-09-3d的wifi熱點。幾天后你打算晚上吃川菜，於是連上你的路由器開啟Google地圖打算搜尋，這時你驚奇的發現沒開GPS，但是你的位置卻精確的定位在某國家某省某市某小區某樓東側。這是為什麼呢？這就是wifi依賴定位：你開啟Google地圖後，會上傳周圍的wifi熱點資訊，然後2-2e-3f-4a-09-3d上傳到伺服器上，伺服器根據這個地址反饋你鄰居用GPS定位出來的經緯度給你，從而實現精確匹配位置。當世界上N多N多人重複上述定位的時候，Google就可以建立起來一個豐富而且強大的wifi熱點位置資料庫。       是不是聽起來有點可怕？大可放心啦。       知道原理之後確定它的定位條件也不難：1、必須開啟wifi，無論是否串連某一個熱點。2、手機必須能上網，移動資料或者wifi連網皆可。（不要指望Google允許手機內建這些熱點的位置資訊，這可是筆財富）       這種方式的優點是，①定位精度高，wifi密集人流多的地方相當精確；②速度快；③周圍的wifi即使串連不上也能定位。缺點也是顯而易見的：①wifi依賴！————沒有開啟wifi就不能定位；②必須處於連網狀態。        Wifi定位有眾多優勢，這也就是為什麼很多FY使用定位時會經常跳出來詢問是否開啟WIFI的原因了。

 

      4、AGPS定位  AGPS是Assisted Global Positioning System輔助全球定位系統的縮寫，是手機開始內建GPS晶片以後發展起來的技術。關於這個名詞，國內有些“小夥伴”容易把它與基站定位混淆。AGPS定位時，必須有GPS模組存在，如果沒有GPS模組，這種定位是不起什麼作用的。       由於GPS冷啟動時，搜星速度很慢，大約2分鐘才能搜到。什麼是冷啟動呢？就是GPS內的衛星位置資訊清空了（比如 ①GPS初次使用 ②GPS電池耗盡 ③關機狀態下移動1000公裡以上的距離或持續關機超過4小時），此時GPS需要一點一點的搜尋衛星訊號，三十多顆衛星呢，誰知道頭頂上的是哪一顆，挨個搜唄，搜搜南邊再搜搜北面……於是搜星速度就很慢很慢了。       AGPS就是先利用基站大體定位下你所在的位置，然後通過網路將這個位置發送到伺服器，伺服器根據這個位置將此時經過你頭頂的衛星參數（哪幾顆、頻率、位置、仰角等資訊）反饋給你的手機，你手機的GPS就可以很有目的的去搜尋衛星，此時你的搜星速度大大提高，幾秒鐘就可以定位。       打個比方，GPS搜星就像在一家大型超市裡找到一瓶百事可樂。冷啟動呢，就是這個超市很陌生，你不知道食品冷飲區在哪兒，需要一點一點的找。AGPS呢，就像你給超市經理打了個電話，然後他告訴你百事可樂在二樓西南角靠近樓**的位置。兩者搜星速度差別之大是顯而易見的。       那麼，AGPS消耗流量多嗎？不多，每次定位，僅僅十幾kb的流量，一旦定位成功，剩下的活兒就交給GPS模組處理，不用消耗流量了。為什麼會有流量很多的說法呢？大概是這些小夥伴們沒有下載離線地圖……       所以，AGPS的優勢就是搜星定位快，不管怎麼啟動，秒定。缺點是，必須連網，如果你的機器不能上網，或是手機停機了身邊又沒有wifi，是沒法應用AGPS達到秒定效果的。還有，AGPS是需要特定伺服器的，你不要指望把伺服器改成www.CCTV.com仍然有秒定的效果。       總結一下：AGPS是輔助GPS定位的一種方法，支援GPS，不一定支援AGPS（比如有的古董機器不能上網）。支援AGPS，一定支援GPS，但是這個GPS模組不一定內建在手機裡，也有可能是需要額外購買外置藍芽GPS模組（這種噁心型號是極少極少的，一般標註AGPS基本就是都內建GPS模組了）。       像蘋果這種超級正規的公司，官網參數寫的是AGPS和Glonass。什麼意思呢？就是內建GPS模組，能輔助定位，並且還支援另一個導航系統Glonass。為什麼蘋果的AGPS在網上會引起一番討論呢，因為早期的手機內建GPS晶片成本很高精度也不行，某些廠商就想出了外置GPS模組這種行為，所以像中關村這種IT站參數上就分出了GPS和AGPS來分別特指內建GPS和輔助定位，為的還是賣點。所以，我覺得蘋果的標註是最好的。       PS：既然GPS有冷啟動，就有暖開機，什麼是暖開機呢？就是冷啟動搜完星之後它的星曆沒有丟失，條件如下①上次關機前的位置資訊（經緯度，高度）已知（所以在車庫內關機下次就一定是冷啟動了）； ②目前時間、年曆、星曆已知（需要系統時鐘支援）③距離上次關機時間不超過4小時（時間過長則星曆變化了，即以前的衛星看不到了）。

 

      5、Glonass定位  Glonass是俄羅斯開發的一套定位系統，原理跟GPS一樣，也是用很多很多天上飛的衛星來定位。不同的是①Glonass晶片比GPS貴；②它抗幹擾效能強，陰天下雨高樓深壑的地方GPS可能就抓瞎了，Glonass卻仍然能正常工作；③北半球定位精度比GPS強一些；④搜星速度快。目前Glonass主要見於高端機型，比如蘋果系列，HTC ONE等，都是GPS+Glonass雙系統導航，精度相當之高，導航可以精確到車道。

 

      6、北鬥定位  簡單點說就是國產的GPS，晶片據說比Glonass還貴，定位精度吹得比GPS，Glonass都要好，但是鑒於國內媒體的尿性還有待觀察。目前最大使用者是中國軍方，民用方面非常不普及，就靠政策在運輸公司內強買強賣。有個亮點是北鬥一代可以利用頭頂上的衛星發簡訊，在沒有手機訊號的時候很實用，有訊號的時候就基本無用。民用能不能有這個功能難說，軍用有主動暴露“我在這裡你來打我啊你來打我啊”之嫌。

 

      7、定位舉例   寫這部分的目的其實是為了更好的讓大家理解各種定位方式的工作條件，以HTC ONE為例：     ①最給力的定位莫過於插上SIM卡，開啟wifi，連網，啟動GPS和Glonass了。集以上所有定位方式於一身，除了那個國產貨。      ②關掉GPS選項。GPS，Glonass和AGPS都不行了，基站、wifi定位尚可。      ③關掉wifi，移動資料開啟，僅基站定位。      ④啟動飛航模式，所有定位都停掉。      ⑤開啟wifi，連網，僅wifi定位工作。

 

iPhone由於以上所有定位方式的許可權均集合於“隱私”選項內，故關掉定位開關之後，以上所有定位功能全部停止。

手機是如何定位的