gps 卫星定位：手机定位的核心

    谈到手机定位，相信不少人马上想到“gps卫星定位”。的确，gps定位系统可以说是出现 早、发展 成熟、应用 广泛的定位技术。gps的英文全名是“navigation satellite timing and ranging / global position system”，即卫星测时测距导航/全球定位系统。

    卫星是如何准确定位的呢？其实非常的简单，卫星信号中所包含的信息大致包括卫星的星图轨道信息和精确无比的时间信号（原子钟校准），通过速度、时间与距离的公式，再辅助上四点定位的原理就可以确定用户的位置了。

    运行于宇宙空间的gps卫星，每一个都在时刻不停地通过卫星信号向全世界广播自己的当前位置坐标信息。任何一个gps接收器都可以通过天线很轻松地接收到这些信息，并且能够读懂这些信息。而计算距离需要一个非常简单的公式，距离=速度×时间。在这里，速度是使用了一个绝对速度——光速。每一个gps卫星都在广播自己的位置，在发送位置信息的同时，也会附加上该数据包发出时的时间戳。gps接收器收到数据包后，用当前时间减去时间戳上的时间，就是数据包在空中传输所用的时间了。知道了数据包在空中的传输时间，那么乘上它的传输速度，就是数据包在空中传输的距离，也就是该卫星到gps接收器的距离了。在理论上只需要搜寻到4颗卫星就可以准确定位。

    不过，gps定位也有不少的缺点，如gps信号受天气和位置的影响较大、gps终端内存储的轨道星历图时效一般不超过4小时等，使得人们开发出了a-gps。

a-gps：给gps派个助手

    a-gps，英文全称为“assisted global positioning system”，中文意思是“辅助全球卫星定位系统”。

    其实a-gps 的定位方式和 gps 是一样的,只是加上网络的辅助而已。移动基站是跟a-gps服务器连接的，a-gps服务保存了卫星完整的轨迹资料，基站跟a-gps服务器连接，就可以得到基站所处位置（基站的经纬度都是有记录的）上方的卫星运行轨道星历，于是再把这两样数据通过gsm、cdma等协议发到你的手机上，实时更新gps芯片上的星历，这样gps定位速度和精度都有很大的提升，哪怕冷启动都能很快的定位。

    另外我们还可以采用另一种变通的方法：下载长效星历。gps芯片计算并储存的星历 多只能推演到4个小时内的卫星轨道，所以通过互联网从a-gps服务器上下载当前位置（这个位置是到gps芯片中获取“ 后一次定位的经纬度”信息得到）上空若干天内的卫星数据（长效星历）存放在手机上就可以加快搜星定位速度。比如联发科mtk6589四核智能手机方案中包含的epo技术，就是这样一种长效星历辅助技术。而sirfiii芯片增加instancefix功能也是让你往gps芯片上上传长效星历。gps二次定位的时候可以参照这些信息，快速锁定并解码卫星信号，不需要长时间的扫描和锁定工作。

    但这个长效星历也有一个 大的缺陷----不能实时获取“当前位置”。如果你在北京下了长效星历，然后出差到上海，星历依然失效，必须先要做一次漫长的“冷启动”定位。

　　尽管a-gps拥有较传统gps更好的性能，但其并没有完全弥补传统gps的缺陷，比如室内定位的问题目前仍然无法圆满解决。

手机基站定位：有手机信号就能定位！

    手机基站定位服务又叫做移动位置服务，也就是移动互联网圈里大名鼎鼎的lbs——location based service。

    它是通过移动通信运营商的网络获取移动终端用户的位置信息（经纬度坐标），在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种业务。

    其大致原理为：移动电话测量不同基站的下行导频信号，得到不同基站下行导频的toa（time of arrival，到达时刻）或tdoa(time difference of arrivalm，到达时间差)，根据该测量结果并结合基站的坐标（一般采用三角公式估计算法），就能够计算出移动电话的位置。以tdoa定位技术为例:由手机发送信号至邻近数个基地台(二维空间定位至少需3个基地台)，利用双曲线的特性(两焦点至曲线上的距离差值是定值)在两两基地台间利用时间差来画制双曲线，两组双曲线之交点即为手机位置，定位精度依据基地台分布的几何位置有很大的影响。

    像谷歌手机地图等各类手机地图软件中的粗略定位等等都是利用基站定位来实现的。这种定位技术不需要手机具有gps定位能力，但是精度依赖于基站的分布密度及覆盖范围的大小，测量的基站数目越多，测量精度越高。由于基站位置和密度问题，定位精度可以从100米内到上千米浮动，一般在城市可作为参考，稍微偏僻地区则有很大误差。

wifi定位：“灵异”定位技术

    如果你还不知道wifi定位技术的话，那么你一定经历这样的情况：你发现不支持3g的平板电脑或者是没插sim卡，或是进入飞行模式关闭移动信号的智能手机在家里打开 wifi 的情况下竟然可以在谷歌地图上精确定位到自己所在地。

    到底这是怎么做到的？显然不可能是靠 ip 地去查询！其实这背后的关键是wifi定位技术。其实wi-fi定位技术,其原理与基站定位类似。我们都知道每一个无线ap都有一个全球唯一的mac地址, wifi定位靠的是侦测附近周围所有的无线网络基地台 (wifi access point) 的 mac地址，去比对数据库中该 mac地址的坐标，交叉计算出所在地。此法尚须有网络联机做数据库查询才能完成定位。所以问题来了：这份无线网络基地台 mac地址对应到经纬度的数据库，是怎么建立起来的呢？基础建设靠的是谷歌街景车。

wifi定位数据库被称为skyhook，收集无线接入点和移动基站信息

    谷歌街景车除了拍下街景、建立建筑物 3d 模型数据以外，另外还做一件事情：沿路搜集所有公开的无线路由器的 mac 地址和手机基站的id，与当时的经纬度一并记录。

    其实你在使用移动终端+谷歌地图定位程序时，也等于在帮忙做这件事情——当 wifi 与手机基地台定位或 gps 定位同时开启时，手持装置凭借手机基地台定位或 gps 定位这两种方式可以获得目前的坐标，再通过 wifi 搜寻到附近所有的 无线路由mac地址，从后台向谷歌的数据库做更新，这样无需街景车测量就获得了定位数据。ios/安卓手机用户在开启“使用无线网络定位”时会提示是否允许谷歌的定位服务手机匿名地点数据，就是这个意思。

    以上所有信息传到服务器之后，服务器会对这些信息做处理，滤掉明显错误的信息，用这些输入的信息经过一个算法，处理出来一个位置信息记录，存在数据库里面。当这些记录越来越多的时候，能够查询到的位置就越来越准确。而拥有如此庞大的数据库，又能够号召每个移动终端帮忙更新维护这个数据库的，大概也只有谷歌了。

总结

　　gps老而弥坚，基站定位、wifi定位等简约式定位技术的兴起，开拓了整个移动定位服务的市场。正是有了这些技术，移动互联网社交网络的“沟通、分享”，电子商务的“吃、喝、玩、乐、购”服务才真正走进了我们的日常生活。

扩展阅读：定位技术的轶事

    各种定位技术首先运用在军事目的上，取得了辉煌战果。比如gps制导的精确打击武器改变了现代战争。而在反恐战争中更是体现了其独特价值。俄罗斯击毙车臣非法武装头目杜达耶夫等人的战例，都是利用这些恐怖组织头目使用手机或卫星电话时，利用无线定位技术锁定了恐怖分子藏身处，用导弹实现了斩首行动。

    海湾战争时为了缓解军用gps接收装置短缺的问题，美军提前购买了数千套民用手持和固定式gps接收装置装备各参战部队，占到了所有的5300套接收装置的85%。

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