定位技術GPS/A-GPS/LBS/WIFI定位介紹

來源：本站整理 作者：08LR.CN 更新時間：2013年05月03日人氣：本日：9 本周：19 本月：34 總數：2134 次

??? 生活中，我們經常見到所謂手機定位的應用，對于不可以思議的追蹤技術，我們都會想：這如何辦到的?以現今的定位技術來而言，某種程度上精密準確的追蹤已經可以實現，甚至超乎你的想象！各種各樣的定位技術其實早就內置在你的智能手機上，隨著移動互聯網走進了我們的生活。

GPS 衛星定位：手機定位的核心

??? 談到手機定位，相信不少人馬上想到“GPS衛星定位”。的確，GPS定位系統可以說是出現最早、發展最成熟、應用最廣泛的定位技術。GPS的英文全名是“Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Position System”，即衛星測時測距導航/全球定位系統。

??? 衛星是如何準確定位的呢？其實非常的簡單，衛星信號中所包含的信息大致包括衛星的星圖軌道信息和精確無比的時間信號（原子鐘校準），通過速度、時間與距離的公式，再輔助上四點定位的原理就可以確定用戶的位置了。

??? 運行于宇宙空間的GPS衛星，每一個都在時刻不停地通過衛星信號向全世界廣播自己的當前位置坐標信息。任何一個GPS接收器都可以通過天線很輕松地接收到這些信息，并且能夠讀懂這些信息。而計算距離需要一個非常簡單的公式，距離=速度×時間。在這里，速度是使用了一個絕對速度——光速。每一個GPS衛星都在廣播自己的位置，在發送位置信息的同時，也會附加上該數據包發出時的時間戳。GPS接收器收到數據包后，用當前時間減去時間戳上的時間，就是數據包在空中傳輸所用的時間了。知道了數據包在空中的傳輸時間，那么乘上它的傳輸速度，就是數據包在空中傳輸的距離，也就是該衛星到GPS接收器的距離了。在理論上只需要搜尋到4顆衛星就可以準確定位。

??? 不過，GPS定位也有不少的缺點，如GPS信號受天氣和位置的影響較大、GPS終端內存儲的軌道星歷圖時效一般不超過4小時等，使得人們開發出了A-GPS。

A-GPS：給GPS派個助手

??? A-GPS，英文全稱為“Assisted Global Positioning System”，中文意思是“輔助全球衛星定位系統”。

??? 其實A-GPS 的定位方式和 GPS 是一樣的,只是加上網絡的輔助而已。移動基站是跟A-GPS服務器連接的，A-GPS服務保存了衛星完整的軌跡資料，基站跟A-GPS服務器連接，就可以得到基站所處位置（基站的經緯度都是有記錄的）上方的衛星運行軌道星歷，于是再把這兩樣數據通過GSM、CDMA等協議發到你的手機上，實時更新GPS芯片上的星歷，這樣GPS定位速度和精度都有很大的提升，哪怕冷啟動都能很快的定位。

??? 另外我們還可以采用另一種變通的方法：下載長效星歷。GPS芯片計算并儲存的星歷最多只能推演到4個小時內的衛星軌道，所以通過互聯網從A-GPS服務器上下載當前位置（這個位置是到GPS芯片中獲取“最后一次定位的經緯度”信息得到）上空若干天內的衛星數據（長效星歷）存放在手機上就可以加快搜星定位速度。比如聯發科MTK6589四核智能手機方案中包含的EPO技術，就是這樣一種長效星歷輔助技術。而SIRFIII芯片增加InstanceFIX功能也是讓你往GPS芯片上上傳長效星歷。GPS二次定位的時候可以參照這些信息，快速鎖定并解碼衛星信號，不需要長時間的掃描和鎖定工作。

??? 但這個長效星歷也有一個最大的缺陷----不能實時獲取“當前位置”。如果你在北京下了長效星歷，然后出差到上海，星歷依然失效，必須先要做一次漫長的“冷啟動”定位。

　　盡管A-GPS擁有較傳統GPS更好的性能，但其并沒有完全彌補傳統GPS的缺陷，比如室內定位的問題目前仍然無法圓滿解決。

手機基站定位LBS：有手機信號就能定位！

??? 手機基站定位服務又叫做移動位置服務，也就是移動互聯網圈里大名鼎鼎的LBS——Location Based Service。

??? 它是通過移動通信運營商的網絡獲取移動終端用戶的位置信息（經緯度坐標），在電子地圖平臺的支持下，為用戶提供相應服務的一種業務。

??? 其大致原理為：移動電話測量不同基站的下行導頻信號，得到不同基站下行導頻的TOA（Time of Arrival，到達時刻）或TDOA(Time Difference of Arrivalm，到達時間差)，根據該測量結果并結合基站的坐標（一般采用三角公式估計算法），就能夠計算出移動電話的位置。以TDOA定位技術為例:由手機發送信號至鄰近數個基地臺(二維空間定位至少需3個基地臺)，利用雙曲線的特性(兩焦點至曲線上的距離差值是定值)在兩兩基地臺間利用時間差來畫制雙曲線，兩組雙曲線之交點即為手機位置，定位精度依據基地臺分布的幾何位置有很大的影響。

??? 像谷歌手機地圖等各類手機地圖軟件中的粗略定位等等都是利用基站定位來實現的。這種定位技術不需要手機具有GPS定位能力，但是精度依賴于基站的分布密度及覆蓋范圍的大小，測量的基站數目越多，測量精度越高。由于基站位置和密度問題，定位精度可以從100米內到上千米浮動，一般在城市可作為參考，稍微偏僻地區則有很大誤差。

WiFi定位：“靈異”定位技術

??? 如果你還不知道WiFi定位技術的話，那么你一定經歷這樣的情況：你發現不支持3G的平板電腦或者是沒插SIM卡，或是進入飛行模式關閉移動信號的智能手機在家里打開 WiFi 的情況下竟然可以在谷歌地圖上精確定位到自己所在地。

??? 到底這是怎么做到的？顯然不可能是靠 IP 地去查詢！其實這背后的關鍵是WiFi定位技術。其實Wi-Fi定位技術,其原理與基站定位類似。我們都知道每一個無線AP都有一個全球唯一的MAC地址, WiFi定位靠的是偵測附近周圍所有的無線網絡基地臺 (WiFi Access Point) 的 MAC地址，去比對數據庫中該 MAC地址的坐標，交叉計算出所在地。此法尚須有網絡聯機做數據庫查詢才能完成定位。所以問題來了：這份無線網絡基地臺 MAC地址對應到經緯度的數據庫，是怎么建立起來的呢？基礎建設靠的是谷歌街景車。

WiFi定位數據庫被稱為Skyhook，收集無線接入點和移動基站信息

??? 谷歌街景車除了拍下街景、建立建筑物 3D 模型數據以外，另外還做一件事情：沿路搜集所有公開的無線路由器的 MAC 地址和手機基站的ID，與當時的經緯度一并記錄。

??? 其實你在使用移動終端+谷歌地圖定位程序時，也等于在幫忙做這件事情——當 WiFi 與手機基地臺定位或 GPS 定位同時開啟時，手持裝置憑借手機基地臺定位或 GPS 定位這兩種方式可以獲得目前的坐標，再通過 WiFi 搜尋到附近所有的 無線路由MAC地址，從后臺向谷歌的數據庫做更新，這樣無需街景車測量就獲得了定位數據。iOS/安卓手機用戶在開啟“使用無線網絡定位”時會提示是否允許谷歌的定位服務手機匿名地點數據，就是這個意思。

??? 以上所有信息傳到服務器之后，服務器會對這些信息做處理，濾掉明顯錯誤的信息，用這些輸入的信息經過一個算法，處理出來一個位置信息記錄，存在數據庫里面。當這些記錄越來越多的時候，能夠查詢到的位置就越來越準確。而擁有如此龐大的數據庫，又能夠號召每個移動終端幫忙更新維護這個數據庫的，大概也只有谷歌了。

總結

　　GPS老而彌堅，基站定位、WiFi定位等簡約式定位技術的興起，開拓了整個移動定位服務的市場。正是有了這些技術，移動互聯網社交網絡的“溝通、分享”，電子商務的“吃、喝、玩、樂、購”服務才真正走進了我們的日常生活。

《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結

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