你知道手机是如何追踪到你的位置的吗?

很多人在使用手机时,经常用到手机来定位或者导航,大部分人知道手机会通过GPS进行定位,其实除了这个手机还有其它的方式,比如基站定位、WiFi辅助定位、APGS、北斗定位,这里就和大家简单聊聊这些定位的基本原理。

1、GPS定位

相信很多人听到定位、导航之类的词语就会联想到GPS,的确,GPS是目前全球使用最多、覆盖使用人口最多的的定位导航系统,由美国研究,对于GPS的历史这里不过多讲述了。整个系统由24个卫星组成,这些卫星都各自在自己的轨道上运行。那它是怎么确定你的位置的呢?要细说是非常复杂的,这里简单说下基本原理:它是通过测量计算卫星和终端之间的距离,然后综合多个卫星之间数据确定终端的位置,一般来讲,GPS卫星需要计算终端的x,y,z三围坐标,然后一个卫星计算时间,最终确定终端的位置方向,所以要想确定你的位置必须要搜到至少4个卫星才可以。

至于卫星如何确定距离,说的简单了就是速度×时间,实际计算还要考虑考虑很多方面的因素,非常麻烦,在这里不细说了。

目前绝大部分智能手机终端都支持GPS,利用这种方法定位的优点是不用SIM卡就能定位,不过根据终端和使用环境不同,搜索卫星信号时间不同,总之,单纯靠GPS定位是比较慢的,有的需要好几分钟,那如何解决这个问题呢?所以就走了辅助定位系统AGPS,这个先放到后面说,先说下另外两个:基站定位和WIFI辅助定位

2、基站定位

这种定位方式出现的比较晚,到在目前的手机终端是很必要的,这里的基站就是我们打电话接收发射信号的信号塔,那基站是如何定位的呢?

我们知道,当用手机打电话时,手机首先搜索周围的信号,选择比较强的信号连接,当你处于移动状态时比如走路、开车、坐火车时,手机会不断选择最佳的信号接通,说到这里有点快跑题了。目前,我们在绝大多数位置周围会有不止一个基站,所以利用基站定位也是水到渠成的事情,简单讲就是通过测量计算终端与周围基站的距离(至少三个基站),再以每个基站为圆心,测量的距离为半径画圆,三个圆的交点就是你的位置。

基站是如何测量位置的呢?这就提到了前面说的信号,利用信号强度的衰弱程度可以大体计算出距离,所以利用基站定位的误差比较大,前面说三个圆的焦点是在精确计算的情况下出现的效果,实际利用基站只能大致确定你在哪个范围,这个精度大约在十几米到几十米,基站比较少的有的甚至会达到上百米。

这种定位当时一般用在不需要精度很高的地方,比如你的手机里装了天气软件,他可以通过这种方式大体确定你处在哪个城市、哪个区等等。

说到这里有人会问了,那通过WIFI(WLAN)定位也是这种原理吗?

3、WIFI辅助定位

这种定位方式和基站定位原理是差不多的,不过还是有点不同,一般的路由器等无线设备是开启SSID广播的,在广播帧包含了该路由器的MAC地址(相当于该设备的身份证)。此时需要采集装置进行MAC信息采集和信号强度信息采集,并上传到服务器,经过服务器的计算,保存为“MAC-经纬度”的映射(可以理解为位置信息)。

那你家的WiFi是通过什么被采集到MAC信息的呢?举一个简单的例子,谷歌地图在全球有着很大的用户量,那谷歌是通过什么途径获取全球各地WiFi热点的位置的呢?可以想象一下以下场景:你家的路由设备为开启状态,系统默认开启SSID广播,此时隔壁老王正在使用手机,正好他在联网用谷歌地图,此时他的手机能够搜到你家的无线信号,他的手机会作为一个采集装置采集到你家路由器的信号强度和MAC地址上传,谷歌通过一系列算法能够大体确定老王手机与你的路由器的距离(类似基站的定位原理),然后你家楼下老刘用通过同样的方式采集到你家路由信息,这样当多个人上传同一个MAC地址的信号信息后,谷歌通过一些算法就能确定你的路由器的地址,这样全世界所有WiFi热点的地址就会形成一个很大的数据库。

4、AGPS

AGPS是辅助全球定位系统的缩写,前面讲到了,GPS的搜星速度和定位时间较长,一般用户是不会习惯这么长时间的等待的,那如何解决呢?强大的科学家就想出了这个辅助定位系统,它的原理是GPS和基站定位的结合体,也就是说,当你开启GPS定位是,恰巧你的手机也有AGPS,那此时这个AGPS会通过周围基站大体确定你的位置,然后向周围基站发送你大体位置信息,此时基站通过网络查询在你的这个大体位置有哪些卫星在你的头顶上,然后反馈给你的手机(也就是联网查询),此时你的手机会优先有目的性的搜索你附近的卫星,这样搜星速度会大大提高,快的几秒就搞定。

这个不好理解,那就打个比方:比如你想买个东西,如果按照GPS式的购买方法,你必须挨个找遍你附近的所有超市,那如果有AGPS的话,那就是你先搜索下离你最近的超市有哪些,甚至具体到你要买的东西在超市的几楼那个货架上,这样你有目的性的找东西会提高很快。

5、北斗定位

这个定位的原理和GPS是一样的,是我国自主研发的的导航系统,据称该系统可以达到厘米级别的定位精度,其实要实现这样的定位精度还是要借助地面基站的,所以这么高的精度还是在民用上能够达到,在军用级别,导航的精度还是主要靠卫星完成的(原因你懂的)。

能看到这里,你已经很厉害了,基本上能理解了手机的基本定位方式,大多数情况下,如果你没开启GPS,定位多是通过数据联网(基站)的方式进行的,如果你想用GPS导航,一般地图会提示你开启数据服务,这样定位会很快,此时的定位方式就是上面介绍的几种的综合,当然这种方式定位的速度快、精度高,不过需要消耗少部分的流量。

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