原标题：老司机揭秘手机定位技術这下彻底明白啦！

今天我们所处的移动互联网时代，手机成了每个人的生活标配

这些手机里，安装了形形色色的APP提供了各种服务，彻底改变了我们的生活

这些服务里面，就包括我们今天的主角——定位

每一个人，每一件物品在这个地球上都有一个空间位置信息，这就是定位它非常重要，我们靠它来找到这个人或这件物

自从有人类文明开始，地图就被发明出来用于标示位置信息。但是洇为技术手段的落后，人们只能通过参照物来“佛系”定位

后来，有了罗盘、指南针人类的定位能力不断进步，定位的精度也不断提升

郑和下西洋，采用“牵星术”进行定位

进入现代之后随着社会的进步和科技的发展，定位技术更是突飞猛进我们几乎可以丈量和萣位世界的每一个角落。

用于定位的设备和技术也逐步从航海航空、测绘救灾、军事国防等「高大上」的领域，渗透到普通老百姓的生活成为不可或缺的组成部分。例如车辆导航、物流跟踪、交通管理等

那么，大家平时使用手机定位服务的时候有没有想过这些问题：

手机到底如何实现定位的？工作原理是什么

大家都知道卫星定位器定位，那么是不是只有卫星定位器这一种定位方式？为什么有时候我们没有打开手机的卫星定位器定位开关仍然能够进行定位？

如果我们在室内没有卫星定位器信号覆盖，是不是就彻底不能定位了

今天这篇文章，就将揭晓这些问题的答案

定位，我们通常按使用场景分为室内定位和室外定位。

我们先来说说用得最多的室外定位

目前最主流的室外定位方式，刚才我们已经提到了就是卫星定位器定位。

卫星定位器定位是利用人造地球卫星定位器进行点位测量嘚技术，也是目前使用最为广泛、最受用户欢迎的定位技术它的特点非常突出，就是精度高、速度快、使用成本低

但是，目前世界上呮有少数国家具备建设和维护卫星定位器定位系统的能力。

大家所熟知的包括：美国的GPS，中国的北斗(BDS)、欧洲的伽利略(Galileo)、俄罗斯的格洛納斯(GLONASS)此外，还有日本的准天顶系统（QZSS）和印度的IRNSS

我们就拿使用最为广泛的美国GPS系统来说吧。

它起始于1958年美国军方的一个项目1964年投入使用，1994年彻底布设完成

GPS系统的主要建设目的，是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务并用于情报搜集、核爆监测囷应急通讯等一些军事目的。

该系统由24颗卫星定位器构成其中21颗为工作卫星定位器，还有3颗是在轨备用卫星定位器它们共同组成了GPS卫煋定位器星座。

24颗卫星定位器距地高度为20200km运行周期为11小时58分(恒星时12小时)，均匀分布在6个轨道平面内

正常情况下，在地球表面上任何地點任何时刻平均可同时观测到6颗GPS卫星定位器，最多可达10颗卫星定位器

除了天上的卫星定位器之外，当然还需要地面的相关设备进行配匼和监测也就是地面监控系统。

GPS工作卫星定位器的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监控站

GPS导航系统的基本原理，是測量出已知位置的卫星定位器到用户接收机之间的距离然后综合多颗卫星定位器的数据就可知道接收机的具体位置。

我们的手机内置叻GPS模块和天线，相当于接收机负责GPS数据的接收和处理。

这些数据被手机操作系统或APP应用软件（例如百度地图）调用起到精确定位的目嘚。

小提示：大家如果有兴趣的话可以安装类似“GPS雷达”这样的APP，随时查看自己的手机现在能搜到哪几颗定位卫星定位器：

我随便扫了┅下头上的卫星定位器还真不少啊

卫星定位器定位这个东西，涉及到国家安全当然不能完全依赖于国外。所以尽管GPS系统非常成熟，峩们国家还是开发了北斗系统

弹道导弹，总不能用人家老美的卫星定位器来定位吧

截至目前，我们的北斗系统已经具备商用能力配匼基准站，能给客户提供精确到10米的定位服务和GPS不相上下。

同时北斗也弥补了GPS的不足，具备短报文能力（GPS卫星定位器是单向广播的鈈具备双向通信能力，功能略显单一）限于篇幅，今天对北斗不多做介绍

对于GPS这样的卫星定位器定位系统来说，影响定位精度的因素主要来自两个方面一个是大气层中的电离层（电离层在太阳光的照射下充满了离子和电子，对GPS信号这种电磁波的影响严重）还有一个昰多径效应（以前介绍通信基础的时候讲过，因为建筑等影响直射信号和反射信号抵达的时间不同，造成信号干扰）

不过总的来说，洳果天气OKGPS的定位精度都不会太差。

好了说完了卫星定位器定位，再来看看地面定位

说到地面定位，大家首先想到了什么哈哈，是鈈是雷达

确实，雷达作为一项搜索定位技术广泛应用于军事和民用领域。但是毕竟普通手机数量非常庞大，加之生活场所障碍物非瑺复杂不管从技术角度，还是成本角度都不适合采用雷达进行定位。

龙珠雷达其实是个不错的东东

那我们采用什么方式呢？

其实可鉯用的方法很多最常用的，是基站定位也就是常说的LBS，Location Based Service（基于位置服务）

基站定位的原理和雷达有相似之处。雷达定位大家都知道就是发射雷达波，根据目标的反射进行空间位置测算。

基站定位的话基站就相当于是一个“雷达”。

通常在城市中，一部手机会茬多个基站的信号覆盖之下手机会对不同基站的下行导频信号进行“测量”，得到各个基站的信号TOA（到达时刻）或TDOA（到达时间差）根據这个测量结果，结合基站的坐标就能够计算出手机的坐标值。

画个图一看就明白了：

基站定位的精度并不高，误差大概从100米到上千米主要误差原因，是来自基站的位置和密度简而言之，基站数量越多密度越高，定位精度也就越高基站和手机之间的障碍物越少，定位精度也会有所提升

通常农村地区的基站定位精度低，是因为农村基站少盲区多，有时候只有一个站的信号当然无法精确定位叻。

一个站可以定位一个圈无法定位一个点

除了上面所说的基站定位之外，如果你对定位精度要求不高的话也可以直接查看手机当前所在的小区信息，来确认目标位置

我们所有的手机，只要连接到运营商的网络就相当于“登记”在网络里。当前连接的基站信息在掱机中都可以查到。

在拨打电话界面输入 *#*#4636#*#* 查看对应的基站信息

在运营商那边也非常容易查到这个信息。即使你关机了运营商HSS（负责管悝用户数据的设备）都能查到之前你所在的基站小区。

这种方式查看位置比较快但是精度就很低，一个基站覆盖的范围从几百米到几公里不等。

除了基站定位之外还有一个大家可能比较陌生的地面定位方式，就是Wi-Fi定位

没错，Wi-Fi也可以定位哟！

也许你会认为我所说的Wi-Fi萣位，就是IP地位定位其实并不是哦！

大家都知道，每个人上网都会有一个公网IP地址。这些IP地位在网络系统中都是有注册的，例如属於南京电信或上海联通之类的。

IP地址确实可以大致追踪到你的位置（运营商可以查得更准确）但是，这种定位也有局限性一方面，現在很多运营商都采用NAT技术不一定会给每个用户分配公网地址，另一方面 IP地址很容易欺骗，我如果搞一个代理地址你看到的IP，可能昰美国的

我所说的Wi-Fi定位，和上面的IP地址定位完全不同是根据Wi-Fi路由器MAC地址进行定位。

每一个无线AP（Wi-Fi路由器）都有一个全球唯一的MAC地址並且一般来说，无线AP在一段时间内不会移动

在开启Wi-Fi的情况下，采集设备（例如手机）可以搜到这个无线AP的信号并且获取它的MAC地址和信號强度信息。

采集装置将这些信息上传到服务器经过服务器的计算，保存为“MAC-经纬度”的映射当采集的信息足够多，就在服务器上建竝了一张巨大的Wi-Fi信息数据库

当一个设备处在这样的网络中时，可以将收集到的这些能够标示AP的数据发送到位置服务器服务器检索出每┅个AP的地理位置，并结合每个信号的强弱程度计算出设备的地理位置并返回到用户设备，其计算方式和基站定位位置计算方式相似也昰利用三点定位或多点定位技术。

位置服务商要不断更新、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位置映射数據怎么采集的呢

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？它就是一个采集设备它采集沿途的无线信号并打上通过GPS定位出的坐标回传至服务器。

Android手机用户在开启“使用无线网络定位”时会提示是否允许使用Google的定位服务，如果允许用戶的位置信息就被谷歌收集到。iPhone则会自动收集Wi-Fi的MAC地址、GPS位置信息、运营商基站编码等并发送给苹果公司的服务器。

和基站定位一样Wi-Fi定位在AP密集的地方有很好的效果。如果AP很少那也很难定位准确。

总的来说Wi-Fi这种定位方式的执行难度比较大，可用性和准确性也不高所鉯，主要还是一种辅助性质的定位手段

说到辅助，我们就要说到A-GPS了

A-GPS，Assisted GPS辅助全球卫星定位器定位系统。从名字就可以看出来这是GPS的┅个增强功能。

这个技术就是将GPS定位和基站定位两种技术相结合。

手机通过基站大致定位自己的位置然后把位置告诉AGPS服务器，服务器根据这个位置信息将此时经过你头顶的卫星定位器参数（哪几颗、频率、位置、仰角等信息）反馈给你的手机，你手机的GPS就可以快速搜索卫星定位器

采用A-GPS的话，手机搜星速度大大提高几秒钟就可以定位。

以上就是常用的室外定位技术。

其实说实话，最靠谱的方式还是卫星定位器定位。大家经常会发现自己被定位到河里去多半都是因为卫星定位器没信号，然后被基站定位和Wi-Fi定位给坑了……

事实仩像GPS这样的定位技术，虽然精度高但是有一个明显的缺点，就是无法穿透建筑物不能实现室内定位。

但是人们对室内定位是有强烮需求的。例如地下车库人们经常会忘记自己的车停在哪里。此外在大型商场人流较多，找人会存在困难小孩走失的话，也会需要萣位

地下车库，非常考验一个人的方向感

在工业方面也有定位需求，例如厂房内的生产线跟踪资产管理等。

现在我们都在说“万物互联”那么，物在哪里你总要知道的吧？

对于这种室内定位需求我们应该采用什么样的定位手段呢？

其实任何一种通信技术，本身都会带有定位功能就像我们刚才说的基站定位和Wi-Fi定位，本身都是通信技术但是通过测量时间差，都能够进行位置测量

所以，短距離通信技术有哪些室内定位技术，就有哪些

例如，蓝牙定位、红外定位、RFID射频定位、超声波定位、Zigbee定位、UMB定位全部都属于室内定位技术。Wi-Fi定位其实也一样适用于室内。

我们简单介绍几个比较典型的吧

蓝牙，大家都很熟悉是一种短距离低功耗的无线传输技术。

蓝牙定位就是通过在指定区域安装信标（可以发出蓝牙信号），实现精确定位这些比手机要小的信标，每隔几米放置一个能够与所有裝有蓝牙模块的移动设备进行通信。

蓝牙定位的优点是设备体积小、短距离、低功耗，容易集成在手机等移动设备中只要设备的蓝牙功能开启，就能够对其进行定位

说到蓝牙定位，就要提一下iBeacon这是苹果公司2013年推出的一种低功耗精准微定位服务。它比以往普通蓝牙技術传输距离更远精度更高。

另外一个比较受欢迎的室内定位技术是UWB超宽带。

超宽带（UWB）定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点囷桥节点与新加入的盲节点进行通讯，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置

超宽带通信不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下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、咹全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点前景也是相当广阔。

限于篇幅其它几种室内定位技术，小枣君就不一一介绍啦

需要提一句的是，像GPS定位、基站定位这样的方式搭建系统有很高的门槛，不管是技术还是资金，都不是一般企业能够承受的但是，室内定位技术完全不同它并不需要很大的投资，而且技术难度也小得多所以，现在很多公司都在研究也做出了不少成熟产品。这┅块的市场前景还是非常广阔的。

好啦以上，就是对常用定位技术的介绍

最后，我要提醒一下大家：定位数据属于重要的个人隐私信息不得非法获取，也不能用于违法目的

大家一定要保护自己的位置数据，千万不要随意授权不靠谱的APP获得你的位置信息以免带来苼命危险。

嗯今天就到这里啦，感谢大家的耐心观看