搬迁引发的关于手机的定位思考

今天公司换了新的住址,待早上一阵收拾结束后,想打开App想搜索下公交线路及周边附近美食,发现高德地图、美团定位失灵了,查看手机上其他App,发现无一幸免,都定位在了之前公司所在的地方,手机上不行,用电脑百度试试,结果发现电脑也中招了。
之前听说过可以通过 WIFI 实现定位,电脑是连接了无线,但是手机一直用的是 4G网络, 这是讲不通的,问了下旁边用小米手机的同事,他的地图定位是准确了,难道说大安卓已经在定位功能上领先 iOS 了,为了一探究竟,必须得研究下手机定位的原理了。

基站信号——三点定位

我们知道一部手机可以流畅地完成收发短信,打电话等操作,必须要有信号基站的支持,在手机插入SIM卡并开机后,通过手机与信号基站的交互完成手机信号的收发。而且,对于智能手机,还可以通过系统的接口得到基站ID,而这个基站的ID又是唯一的,理论上如果说一部手机能同时跟周围的几个基站完成收发信号,那么就能根据这几个基站的位置及手机相对于这几个基站收发信号的强弱来定位出该手机的位置。高中数学毕业相对来说对三个基站定位原来并不难理解,距离2个定点固定长度做2个圆,圆的焦点就是手机所在的位置,一般情况下可以得到两个点,这时候再利用第三个基站就能基本确定手机所在大致位置。(这里说大致是因为基站间的距离近的有几公里,远的更多,而信号强弱受天气、人流的密度、其他无线电信号的干扰等诸多不确定因素的干扰导致,所以只能给个大致位置)


基站三点定位

还有一点是现在的智能手机只有很少数可以同时获取到周围多个基站的ID,而且根据某个基站ID反算出距离该基站的具体距离也有一定的难度,所以这种理论上的方法实行起来比较困难。

WIFI 信号📶

基本原理应该类同与信号基站定位,只是运营商的信号基站换成了 wifi信号源, 同样的,wifi 热点也有唯一的编号——MAC地址,相对于基站来说,wifi 信号📶相强度就小的多,这是 wifi 信号的缺点,但同时又是利用 wifi 热点 实现定位的优势,首先 wifi 热点数量 >> 信号基站 数量,而且wifi热点 密度大,在现在城市里基本上平均几平米就可以搜到 wifi 热点,而且相对于现在的智能手机很难同时搜到周边几个信号基站来说,基本上所有的智能手机都可以同时搜索到周边的多个 wifi 热点 (可以打开手机 wifi 一般会同时出现一连串的并且显示信号强弱的 wifi 热点列表),对比信号基站的三点定位来说,wifi 定位就不仅仅局限于三点了,一般来说,限制的点越多,相对的精度就越高, 这就导致了 wifi 热点 连接就相对来说准确的多,(尤其是在商场内部)也应用最为广泛。
wifi 定位精度高,尤其在人流量多,热点密集的地方可以定位出非常精确的位置。但是前提是必须要打开wifi,这也就是为什么很多应用使用定位时会经常跳出来询问是否打开 wifi 的原因了;再有就是定位必须处于联网状态。

GPS——卫星定位

GPS(Global Positioning System)是美国卫星导航系统,又24颗卫星(21颗工作,3颗备用)分别在6个轨道上运行,即每个轨道有4颗卫星运行。


24颗卫星系统

这是基于智能手机内置了 GPS 芯片,芯片与头顶上的卫星🛰直接通讯,GPS 卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号,供 GPS 接收机接收。
优势是不需要连接网络,需要在wifi少的户外,因为在wifi密集区,系统默认选择的是wifi热点定位,缺点是搜索卫星需要一定的时间,卫星比较多,称为冷启动时间。这也就是为什么初次使用 GPS 定位,或者手机设备在未联网状态下位移了很多距离1000km以上再重新联网后,或者长久时间未开机的情况下,再次重新使用 GPS 时, GPS 定位会加载很久的原因。

基于 GPS 的缺点,产生了基于服务器的 AGPS 定位服务, AGPS 像是连接手机与卫星之前的桥梁, 就是手机先搜索周边的 AGPS 服务器,AGPS 服务器与固定的卫星相连,这样搜索到了 AGPS 服务器也就同时搜索到了在此时此地所属的卫星,能大大减少搜索卫星的时间,让 GPS 加载也能达到秒级的速度。当然,AGPS 服务的主要目的是搜索卫星作用,当完成搜索操作后,位置实时更新还是交给 GPS 来完成的,所以不必担心开着一直耗费太多流量的问题。
AGPS 使用的前提是手机必须支持 AGPS,必须要有网络。

Glonass定位

原理同 GPS 定位,只是相比于 GPS 来说, Glonass 芯片更贵,抗干扰能力更强,搜星更快,北半球定位精度更高些,当然体现在手机上就是更贵。
苹果手机就是 GPS + Glonass 双定位

北斗定位

使用及介绍很少,据说是基本都是国内军方使用,具体国家机密,不得而知。

总结下来定位使用的几种情况就是:
①在打开 wifi 的情况下,如果周边被 wifi 热点覆盖,那么首选的定位就是 wifi 定位,其它定位功能失效;
②关掉 wifi 情况下, 开启GPS,那就使用 GPS 定位;
③关掉 wifi,关掉 GPS, 打开移动数据,使用仅基站定位;
④启动飞行模式,所有定位都停掉。

回到文章开始的疑问,因为公司搬迁,路由器也随着搬迁一起换了新的住址,但是并没有及时更新路由器系统上的地址,所以手机只要有打开 wifi, 不管有没有连上都会根据 wifi 来进行定位。后来又让用小米手机的同事打开 wifi 后再打开高德地图看看,结果不出所料,定位又回到了原来公司的地址。

当然,晓得了原理,解决这种问题就变得简单多了:
1、关闭手机 wifi,利用 GPS 定位;(当刚关闭 wifi ,立即打开地图查看当前位置时,位置出现偏移,定位在了新地点与之前地点中间的一个点,应该就是 GPS 冷启动时间内还未能完成 GPS定位功能,或者利用基站定位的误差,再次切换一下就正常了);
2、走到室外, 利用室外其他 wifi 来完成定位工作。


参考连接:
我们经常用到的手机定位的原理到底是什么?https://blog.csdn.net/baidumap2018/article/details/80068943

GPS卫星定位原理详解 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1591115695715411649&wfr=spider&for=pc

GPS定位\基站定位\WiFi辅助定位及其其他定位原理详解 转的这位仁兄没有标注原文出处,只能给个转的地址 https://blog.csdn.net/lybeen2007/article/details/48684233

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