鲜为人知的手机定位原理 手机定位功能正越来越成为手机的重要卖点,但手机 定位的实现原理却鲜为人知。我通过分析研究和实践 总结,整理了这篇文章,希望对大家有用。 目前手机上广泛使用的定位技术有四种:基站定位、 WiFi 定位、集成 GPS 定位和辅助 GPS 定位。 一、基站定位 基于蜂窝移动通信技术。移动通信网络是由许多按照 一定规则布局的基站(大铁塔)构成的,每个基站覆盖 一个正六边形区域, 每个正六边形区域称为一个小区, 每个小区(基站)都有一个固定的 ID(编号),这样形成 的网络酷似蜂窝,其主要特征是终端的可移动性,并 具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。只要手机不 是离线模式,不仅移动通信运营商时刻清楚手机位于 哪个小区,而且手机中也有当前所处小区的 ID。国家 安全部门正是通过小区 ID 来掌握犯罪嫌疑人的大概 位置, 手机定位软件则通过侦测手机中的小区 ID 进行 定位(必须有基站位置数据库和地图数据的配合)。这 种定位的精度取决于手机所处小区半径的大小,从几 百米到几十公里不等。注意有些手机是不允许侦测基 站 ID 的,比如 Windows Mobile 手机,这类手机将无 法使用基站定位软件。 二、WiFi 定位 定位软件通过侦测 WiFi 的 ID(路由器地址), 然后在其 WiFi 位置数据库和地图数据的配合下完成定位。 要使 用 WiFi 定位,手机必须支持并启用 WiFi。其精度取 决于 WiFi 路由器的密度及 WiFi 位置数据库的详实程 度,精度大约 200 米。Google 手机地图就支持 WiFi 定位,大家可以试一下。 三、集成 GPS 定位 基于美国运营的全球卫星定位系统,24 颗 GPS 卫星 分布在距离地面 1.2 万公里 6 个道平面上,以 12 小时 的周期环绕地球运行,使得任意时刻地面上任意点都 可以观测到 4 颗以上的卫星。 集成 GPS 定位需要手机 内置 GPS 模块, 该模块只有接收功能, 没有发射功能。 24 颗 GPS 卫星不断向地球发射着包含时间、卫星点 位等重要参数的信息,被我们的手机收到后,手机会 利用多个卫星的同一时间发出的信号到达的先后顺序 及时差计算出手机到各个卫星的距离,然后利用三维 坐标中的距离公式,利用 3 颗卫星组成 3 个方程式, 解算出手机的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星时钟与手机时 钟之间的误差,实际上有 4 个未知数,X、Y、Z 和钟 差,因而需要引入第 4 颗卫星,形成 4 个方程式进行 求解,从而得到手机的经纬度和高程。事实上,手机 往往可以锁住 4 颗以上的卫星,这时,手机可按卫星 的星座分布分成若干组,每组 4 颗,然后通过算法挑 选出误差最小的一组用作定位。 四、辅助 GPS 定位 辅助 GPS 即 Assist GPS(简称 A-GPS),是网络辅助的 全球卫星定位系统。 辅助 GPS 定位要求定位软件运营 商做到:①在定位软件中设计侦测和发送基站 ID (蜂 窝移动通信小区编号)的任务; ②建立基站位置数据库 (基站编号-GPS 位置)并尽可能涵盖所有基站;③在互 联网上建立位置服务器; ④在地面建设 GPS 基准站(用 于观测 GPS 卫星并向位置服务器提供全球星历数据)。 辅助 GPS 定位实际就是"基站定位 + 远端星历数据 + GPRS 传输 + 集成 GPS 定位"。