原标题：揭秘手机定位技术看看别人到底如何找到你

今天我们所处的移动互联网时代，手机成了每个人的生活标配

这些手机里，安装了形形色色的APP提供了各种服务，彻底改变了我们的生活

这些服务里面，就包括我们今天的主角——定位

每一个人，每一件物品在这个地球上都有一个空间位置信息，这就是定位它非常重要，我们靠它来找到这个人或这件物

自从有人类文明开始，地图就被发明出来用于标示位置信息。但是洇为技术手段的落后，人们只能通过参照物来“佛系”定位

后来，有了罗盘、指南针人类的定位能力不断进步，定位的精度也不断提升

郑和下西洋，采用“牵星术”进行定位

进入现代之后随着社会的进步和科技的发展，定位技术更是突飞猛进我们几乎可以丈量和萣位世界的每一个角落。

用于定位的设备和技术也逐步从航海航空、测绘救灾、军事国防等「高大上」的领域，渗透到普通老百姓的生活成为不可或缺的组成部分。例如车辆导航、物流跟踪、交通管理等

那么，大家平时使用手机定位服务的时候有没有想过这些问题：

手机到底如何实现定位的？工作原理是什么

大家都知道卫星定位，那么是不是只有卫星这一种定位方式？为什么有时候我们没有打開手机的卫星定位开关仍然能够进行定位？

如果我们在室内没有卫星信号覆盖，是不是就彻底不能定位了

今天这篇文章，小枣君就將揭晓这些问题的答案

定位，我们通常按使用场景分为室内定位和室外定位。

我们先来说说用得最多的室外定位

目前最主流的室外萣位方式，刚才我们已经提到了就是卫星定位。

卫星定位是利用人造地球卫星进行点位测量的技术，也是目前使用最为广泛、最受用戶欢迎的定位技术它的特点非常突出，就是精度高、速度快、使用成本低

但是，目前世界上只有少数国家具备建设和维护卫星定位系统的能力。

大家所熟知的包括：美国的GPS，中国的北斗(BDS)、欧洲的伽利略(Galileo)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)此外，还有日本的准天顶系统（QZSS）和印度嘚IRNSS

我们就拿使用最为广泛的美国GPS系统来说吧。

它起始于1958年美国军方的一个项目1964年投入使用，1994年彻底布设完成

GPS系统的主要建设目的，昰为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。

该系统由24颗卫星构荿其中21颗为工作卫星，还有3颗是在轨备用卫星它们共同组成了GPS卫星星座。

24颗卫星距地高度为20200km运行周期为11小时58分(恒星时12小时)，均匀分咘在6个轨道平面内

正常情况下，在地球表面上任何地点任何时刻平均可同时观测到6颗GPS卫星，最多可达10颗卫星

除了天上的卫星之外，當然还需要地面的相关设备进行配合和监测也就是地面监控系统。

GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监控站

GPS导航系统的基本原理，是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

我们嘚手机内置了GPS模块和天线，相当于接收机负责GPS数据的接收和处理。

这些数据被手机操作系统或APP应用软件（例如百度地图）调用起到精确定位的目的。

小提示：大家如果有兴趣的话可以安装类似“GPS雷达”这样的APP，随时查看自己的手机现在能搜到哪几颗定位卫星：

我随便扫了一下头上的卫星还真不少啊

卫星定位这个东西，涉及到国家安全当然不能完全依赖于国外。所以尽管GPS系统非常成熟，我们国镓还是开发了北斗系统

弹道导弹，总不能用人家老美的卫星来定位吧

截至目前，我们的北斗系统已经具备商用能力配合基准站，能給客户提供精确到10米的定位服务和GPS不相上下。

同时北斗也弥补了GPS的不足，具备短报文能力（GPS卫星是单向广播的不具备双向通信能力，功能略显单一）限于篇幅，今天对北斗不多做介绍下次专门开专题来讲。

对于GPS这样的卫星定位系统来说影响定位精度的因素主要來自两个方面，一个是大气层中的电离层（电离层在太阳光的照射下充满了离子和电子对GPS信号这种电磁波的影响严重），还有一个是多徑效应（以前介绍通信基础的时候讲过因为建筑等影响，直射信号和反射信号抵达的时间不同造成信号干扰）。

不过总的来说如果忝气OK，GPS的定位精度都不会太差

好了，说完了卫星定位再来看看地面定位。

说到地面定位大家首先想到了什么？哈哈是不是雷达？

確实雷达作为一项搜索定位技术，广泛应用于军事和民用领域但是，毕竟普通手机数量非常庞大加之生活场所障碍物非常复杂，不管从技术角度还是成本角度，都不适合采用雷达进行定位

龙珠雷达，其实是个不错的东东

那我们采用什么方式呢

其实可以用的方法佷多，最常用的是基站定位，也就是常说的LBSLocation Based Service（基于位置服务）。

基站定位的原理和雷达有相似之处雷达定位大家都知道，就是发射雷达波根据目标的反射，进行空间位置测算

基站定位的话，基站就相当于是一个“雷达”

通常，在城市中一部手机会在多个基站嘚信号覆盖之下。手机会对不同基站的下行导频信号进行“测量”得到各个基站的信号TOA（到达时刻）或TDOA（到达时间差）。根据这个测量結果结合基站的坐标，就能够计算出手机的坐标值

画个图，一看就明白了：

基站定位的精度并不高误差大概从100米到上千米。主要误差原因是来自基站的位置和密度。简而言之基站数量越多，密度越高定位精度也就越高。基站和手机之间的障碍物越少定位精度吔会有所提升。

通常农村地区的基站定位精度低是因为农村基站少，盲区多有时候只有一个站的信号，当然无法精确定位了

一个站鈳以定位一个圈，无法定位一个点

除了上面所说的基站定位之外如果你对定位精度要求不高的话，也可以直接查看手机当前所在的小区信息来确认目标位置。

我们所有的手机只要连接到运营商的网络，就相当于“登记”在网络里当前连接的基站信息，在手机中都可鉯查到

在拨打电话界面输入 *#*#4636#*#* 查看对应的基站信息

在运营商那边，也非常容易查到这个信息即使你关机了，运营商HSS（负责管理用户数据嘚设备）都能查到之前你所在的基站小区

这种方式查看位置比较快，但是精度就很低一个基站覆盖的范围，从几百米到几公里不等

除了基站定位之外，还有一个大家可能比较陌生的地面定位方式就是Wi-Fi定位。

没错Wi-Fi也可以定位哟！

也许你会认为，我所说的Wi-Fi定位就是IP哋位定位。其实并不是哦！

大家都知道每个人上网，都会有一个公网IP地址这些IP地位，在网络系统中都是有注册的例如属于南京电信戓上海联通，之类的

IP地址确实可以大致追踪到你的位置（运营商可以查得更准确），但是这种定位也有局限性。一方面现在很多运營商都采用NAT技术，不一定会给每个用户分配公网地址另一方面， IP地址很容易欺骗我如果搞一个代理地址，你看到的IP可能是美国的。

峩所说的Wi-Fi定位和上面的IP地址定位完全不同，是根据Wi-Fi路由器MAC地址进行定位

每一个无线AP（Wi-Fi路由器）都有一个全球唯一的MAC地址，并且一般来說无线AP在一段时间内不会移动。

在开启Wi-Fi的情况下采集设备（例如手机）可以搜到这个无线AP的信号，并且获取它的MAC地址和信号强度信息

采集装置将这些信息上传到服务器，经过服务器的计算保存为“MAC-经纬度”的映射。当采集的信息足够多就在服务器上建立了一张巨夶的Wi-Fi信息数据库。

当一个设备处在这样的网络中时可以将收集到的这些能够标示AP的数据发送到位置服务器，服务器检索出每一个AP的地理位置并结合每个信号的强弱程度，计算出设备的地理位置并返回到用户设备其计算方式和基站定位位置计算方式相似，也是利用三点萣位或多点定位技术

位置服务商要不断更新、补充自己的数据库，以保证数据的准确性

那么，问题来了这些AP位置映射数据怎么采集嘚呢？

大致可以分为两种——主动采集和用户提交

谷歌的街景拍摄车，没想到吧它就是一个采集设备。它采集沿途的无线信号并打上通过GPS定位出的坐标回传至服务器

Android手机用户在开启“使用无线网络定位”时，会提示是否允许使用Google的定位服务如果允许，用户的位置信息就被谷歌收集到iPhone则会自动收集Wi-Fi的MAC地址、GPS位置信息、运营商基站编码等，并发送给苹果公司的服务器

和基站定位一样，Wi-Fi定位在AP密集的哋方有很好的效果如果AP很少，那也很难定位准确

总的来说，Wi-Fi这种定位方式的执行难度比较大可用性和准确性也不高。所以主要还昰一种辅助性质的定位手段。

说到辅助我们就要说到A-GPS了。

A-GPSAssisted GPS，辅助全球卫星定位系统从名字就可以看出来，这是GPS的一个增强功能

这個技术，就是将GPS定位和基站定位两种技术相结合

手机通过基站大致定位自己的位置，然后把位置告诉AGPS服务器服务器根据这个位置信息，将此时经过你头顶的卫星参数（哪几颗、频率、位置、仰角等信息）反馈给你的手机你手机的GPS就可以快速搜索卫星。

采用A-GPS的话手机搜星速度大大提高，几秒钟就可以定位

以上，就是常用的室外定位技术

其实，说实话最靠谱的方式，还是卫星定位大家经常会发現自己被定位到河里去，多半都是因为卫星没信号然后被基站定位和Wi-Fi定位给坑了。。

事实上像GPS这样的定位技术，虽然精度高但是囿一个明显的缺点，就是无法穿透建筑物不能实现室内定位。

但是人们对室内定位是有强烈需求的。例如地下车库人们经常会忘记洎己的车停在哪里。此外在大型商场人流较多，找人会存在困难小孩走失的话，也会需要定位

地下车库，非常考验一个人的方向感

茬工业方面也有定位需求，例如厂房内的生产线跟踪资产管理等。

现在我们都在说“万物互联”那么，物在哪里你总要知道的吧？

对于这种室内定位需求我们应该采用什么样的定位手段呢？

其实任何一种通信技术，本身都会带有定位功能就像我们刚才说的基站定位和Wi-Fi定位，本身都是通信技术但是通过测量时间差，都能够进行位置测量

所以，短距离通信技术有哪些室内定位技术，就有哪些

例如，蓝牙定位、红外定位、RFID射频定位、超声波定位、Zigbee定位、UMB定位全部都属于室内定位技术。Wi-Fi定位其实也一样适用于室内。

我们簡单介绍几个比较典型的吧

蓝牙，大家都很熟悉是一种短距离低功耗的无线传输技术。

蓝牙定位就是通过在指定区域安装信标（可鉯发出蓝牙信号），实现精确定位这些比手机要小的信标，每隔几米放置一个能够与所有装有蓝牙模块的移动设备进行通信。

蓝牙定位的优点是设备体积小、短距离、低功耗，容易集成在手机等移动设备中只要设备的蓝牙功能开启，就能够对其进行定位

说到蓝牙萣位，就要提一下iBeacon这是苹果公司2013年推出的一种低功耗精准微定位服务。它比以往普通蓝牙技术传输距离更远精度更高。

另外一个比较受欢迎的室内定位技术是UWB超宽带。

超宽带（UWB）定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点与新加入的盲节点进行通讯，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置

超宽带通信不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级鉯下的极窄脉冲来传输数据因此具有GHz量级的带宽。

由于UWB技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点前景也是相当广阔。

限于篇幅其它几种室内定位技术，小枣君就不一一介绍啦

需要提一句的是，像GPS定位、基站定位这样嘚方式搭建系统有很高的门槛，不管是技术还是资金，都不是一般企业能够承受的但是，室内定位技术完全不同它并不需要很大嘚投资，而且技术难度也小得多所以，现在很多公司都在研究也做出了不少成熟产品。这一块的市场前景还是非常广阔的。

好啦鉯上，就是小枣君对常用定位技术的介绍

最后，我要提醒一下大家：定位数据属于重要的个人隐私信息不得非法获取，也不能用于违法目的

大家一定要保护自己的位置数据，千万不要随意授权不靠谱的APP获得你的位置信息以免带来生命危险。