手機(jī)定位=GPS衛(wèi)星定位?――漫談手機(jī)定位技術(shù)
生活中，我們經(jīng)常見到所謂手機(jī)定位的應(yīng)用，對(duì)于不可以思議的追蹤技術(shù)，我們都會(huì)想：這如何辦到的?以現(xiàn)今的定位技術(shù)來而言，某種程度上精密準(zhǔn)確的追蹤已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，甚至超乎你的想象！各種各樣的定位技術(shù)其實(shí)早就內(nèi)置在你的智能手機(jī)上，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)走進(jìn)了我們的生活。
GPS 衛(wèi)星定位：手機(jī)定位的核心
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談到手機(jī)定位，相信不少人馬上想到“GPS衛(wèi)星定位”。的確，GPS定位系統(tǒng)可以說是出現(xiàn)最早、發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛的定位技術(shù)。GPS的英文全名是“Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Position System”，即衛(wèi)星測(cè)時(shí)測(cè)距導(dǎo)航/全球定位系統(tǒng)。
衛(wèi)星是如何準(zhǔn)確定位的呢？其實(shí)非常的簡(jiǎn)單，衛(wèi)星信號(hào)中所包含的信息大致包括衛(wèi)星的星圖軌道信息和精確無比的時(shí)間信號(hào)（原子鐘校準(zhǔn)），通過速度、時(shí)間與距離的公式，再輔助上四點(diǎn)定位的原理就可以確定用戶的位置了。
運(yùn)行于宇宙空間的GPS衛(wèi)星，每一個(gè)都在時(shí)刻不停地通過衛(wèi)星信號(hào)向全世界廣播自己的當(dāng)前位置坐標(biāo)信息。任何一個(gè)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(jì)算距離需要一個(gè)非常簡(jiǎn)單的公式，距離=速度×?xí)r間。在這里，速度是使用了一個(gè)絕對(duì)速度――光速。每一個(gè)GPS衛(wèi)星都在廣播自己的位置，在發(fā)送位置信息的同時(shí)，也會(huì)附加上該數(shù)據(jù)包發(fā)出時(shí)的時(shí)間戳。GPS接收器收到數(shù)據(jù)包后，用當(dāng)前時(shí)間減去時(shí)間戳上的時(shí)間，就是數(shù)據(jù)包在空中傳輸所用的時(shí)間了。知道了數(shù)據(jù)包在空中的傳輸時(shí)間，那么乘上它的傳輸速度，就是數(shù)據(jù)包在空中傳輸?shù)木嚯x，也就是該衛(wèi)星到GPS接收器的距離了。在理論上只需要搜尋到4顆衛(wèi)星就可以準(zhǔn)確定位。
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手機(jī)基站定位：有手機(jī)信號(hào)就能定位！
手機(jī)基站定位服務(wù)又叫做移動(dòng)位置服務(wù)，也就是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)圈里大名鼎鼎的LBS――Location Based Service。
它是通過移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)獲取移動(dòng)終端用戶的位置信息（經(jīng)緯度坐標(biāo)），在電子地圖平臺(tái)的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種業(yè)務(wù)。
其大致原理為：移動(dòng)電話測(cè)量不同基站的下行導(dǎo)頻信號(hào)，得到不同基站下行導(dǎo)頻的TOA（Time of Arrival，到達(dá)時(shí)刻）或TDOA(Time Difference of Arrivalm，到達(dá)時(shí)間差)，根據(jù)該測(cè)量結(jié)果并結(jié)合基站的坐標(biāo)（一般采用三角公式估計(jì)算法），就能夠計(jì)算出移動(dòng)電話的位置。以TDOA定位技術(shù)為例:由手機(jī)發(fā)送信號(hào)至鄰近數(shù)個(gè)基地臺(tái)(二維空間定位至少需3個(gè)基地臺(tái))，利用雙曲線的特性(兩焦點(diǎn)至曲線上的距離差值是定值)在兩兩基地臺(tái)間利用時(shí)間差來畫制雙曲線，兩組雙曲線之交點(diǎn)即為手機(jī)位置，定位精度依據(jù)基地臺(tái)分布的幾何位置有很大的影響。
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像谷歌手機(jī)地圖等各類手機(jī)地圖軟件中的粗略定位等等都是利用基站定位來實(shí)現(xiàn)的。這種定位技術(shù)不需要手機(jī)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(cè)量的基站數(shù)目越多，測(cè)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(nèi)到上千米浮動(dòng)，一般在城市可作為參考，稍微偏僻地區(qū)則有很大誤差。
WiFi定位：“靈異”定位技術(shù)
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如果你還不知道WiFi定位技術(shù)的話，那么你一定經(jīng)歷這樣的情況：你發(fā)現(xiàn)不支持3G的平板電腦或者是沒插SIM卡，或是進(jìn)入飛行模式關(guān)閉移動(dòng)信號(hào)的智能手機(jī)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(shí)這背后的關(guān)鍵是WiFi定位技術(shù)。其實(shí)Wi-Fi定位技術(shù),其原理與基站定位類似。我們都知道每一個(gè)無線AP都有一個(gè)全球唯一的MAC地址, WiFi定位靠的是偵測(cè)附近周圍所有的無線網(wǎng)絡(luò)基地臺(tái) (WiFi Access Point) 的 MAC地址，去比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中該 MAC地址的坐標(biāo)，交叉計(jì)算出所在地。此法尚須有網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)做數(shù)據(jù)庫(kù)查詢才能完成定位。所以問題來了：這份無線網(wǎng)絡(luò)基地臺(tái) MAC地址對(duì)應(yīng)到經(jīng)緯度的數(shù)據(jù)庫(kù)，是怎么建立起來的呢？基礎(chǔ)建設(shè)靠的是谷歌街景車。
WiFi定位數(shù)據(jù)庫(kù)被稱為Skyhook，收集無線接入點(diǎn)和移動(dòng)基站信息
谷歌街景車除了拍下街景、建立建筑物 3D 模型數(shù)據(jù)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(jī)基站的ID，與當(dāng)時(shí)的經(jīng)緯度一并記錄。
其實(shí)你在使用移動(dòng)終端+谷歌地圖定位程序時(shí)，也等于在幫忙做這件事情――當(dāng) WiFi 與手機(jī)基地臺(tái)定位或 GPS 定位同時(shí)開啟時(shí)，手持裝置憑借手機(jī)基地臺(tái)定位或 GPS 定位這兩種方式可以獲得目前的坐標(biāo)，再通過 WiFi 搜尋到附近所有的 無線路由MAC地址，從后臺(tái)向谷歌的數(shù)據(jù)庫(kù)做更新，這樣無需街景車測(cè)量就獲得了定位數(shù)據(jù)。iOS/安卓手機(jī)用戶在開啟“使用無線網(wǎng)絡(luò)定位”時(shí)會(huì)提示是否允許谷歌的定位服務(wù)手機(jī)匿名地點(diǎn)數(shù)據(jù)，就是這個(gè)意思。
以上所有信息傳到服務(wù)器之后，服務(wù)器會(huì)對(duì)這些信息做處理，濾掉明顯錯(cuò)誤的信息，用這些輸入的信息經(jīng)過一個(gè)算法，處理出來一個(gè)位置信息記錄，存在數(shù)據(jù)庫(kù)里面。當(dāng)這些記錄越來越多的時(shí)候，能夠查詢到的位置就越來越準(zhǔn)確。而擁有如此龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，又能夠號(hào)召每個(gè)移動(dòng)終端幫忙更新維護(hù)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的，大概也只有谷歌了。
總結(jié)
GPS老而彌堅(jiān)，基站定位、WiFi定位等簡(jiǎn)約式定位技術(shù)的興起，開拓了整個(gè)移動(dòng)定位服務(wù)的市場(chǎng)。正是有了這些技術(shù)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)社交網(wǎng)絡(luò)的“溝通、分享”，電子商務(wù)的“吃、喝、玩、樂、購(gòu)”服務(wù)才真正走進(jìn)了我們的日常生活。
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