解謎手機(jī)定位的奧秘

1、解謎手機(jī)定位的奧秘 數(shù)據(jù)恢復(fù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 王寧目錄引言：3第1章 手機(jī)定位的基本概念3第2章 衛(wèi)星定位(GPS)技術(shù)32.1 GPS定位原理32.2 GPS系統(tǒng)的構(gòu)成42.2.1 空間部分42.2.2 控制部分52.2.3 用戶部分52.3 美國政府的GPS策略5第3章 基站定位(LBS)技術(shù)63.1 GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)73.2 基站定位的幾種方法73.2.1 蜂窩小區(qū)(COO)定位73.2.2 MSC城市定位83.2.3 多點(diǎn)測算定位83.2.4 到達(dá)角度(AOA)定位103.2.5 基于場強(qiáng)的定位103.2.6 多方式定位10第4章 WiFi無線定位技術(shù)114.1 什么是WiFi?

2、114.2 WiFi與WLAN、無線AP的區(qū)別124.2.1 WLAN的基本概念124.2.2 WiFi的基本概念134.2.3 無線AP的基本概念134.2.4 無線AP與無線路由器的區(qū)別：144.3 WiFi應(yīng)用快速增長的現(xiàn)狀144.4 WiFi無線定位的原理154.4.1 每一個(gè)無線AP都有一個(gè)全球唯一的MAC地址154.4.2 移動(dòng)設(shè)備開啟Wi-Fi獲取周圍無線AP的MAC地址154.4.3 位置服務(wù)器完成移動(dòng)設(shè)備的定位計(jì)算164.4.4 定位數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性離不開位置數(shù)據(jù)庫的不斷更新和補(bǔ)充164.5 WiFi無線定位應(yīng)用的廣泛性16第5章 輔助衛(wèi)星定位(A-GPS)技術(shù)175.1 A-GP

3、S技術(shù)出現(xiàn)的背景175.2 A-GPS定位原理185.3 A-GPS的MSB和MSA兩種定位方式195.4 A-GPS定位的特點(diǎn)19第6章GPS-One混合型定位技術(shù)20第7章 移動(dòng)定位技術(shù)的比較217.1 混合定位A-GPS和GPS-One的比較217.2 幾類定位技術(shù)的性能對照表217.3 定位精度比較的實(shí)例21第8章 定位參數(shù)獲取、移動(dòng)站識別及其它238.1 移動(dòng)站的識別238.1.1 IMEI或MEID碼238.1.2 IMSI碼258.1.3 MAC地址278.1.4 MAC、IMSI、IMEI碼在手機(jī)定位中的作用298.2 地理位置數(shù)據(jù)的收集方法308.2.1 基站信號塔數(shù)據(jù)308

4、.2.2 WiFi熱點(diǎn)數(shù)據(jù)318.2.3 IP地址位置數(shù)據(jù)328.2.4 用戶報(bào)告的位置數(shù)據(jù)338.3 手機(jī)中的定位操作痕跡34參考文獻(xiàn)35引言：地理定位，不多年以前還是一個(gè)比較專業(yè)性的詞匯。然而，在智能手機(jī)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用廣泛普及的今天，人們對它已不再陌生了。我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用手機(jī)查天氣預(yù)報(bào)、查快遞、尋路導(dǎo)航，查找周圍的朋友和附近的美食、商場、各種服務(wù)設(shè)施等等，甚至手機(jī)拍照時(shí)都要在照片中記錄拍照地點(diǎn)，這些都涉及到地理定位技術(shù)的應(yīng)用。那么，手機(jī)定位是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？很多人即便是經(jīng)常都在使用這項(xiàng)功能，恐怕對于這一點(diǎn)還是不知其所以然。本文比較系統(tǒng)地介紹了手機(jī)定位的幾種方式和基本原理，用一些圖表和

5、應(yīng)用實(shí)例詮釋了有關(guān)的技術(shù)概念。中間穿插了一些對于平時(shí)生活中有關(guān)手機(jī)定位方面謎團(tuán)的解讀，如為什么會(huì)總是收到與自己常去的地方有關(guān)的短信推送？為什么自己的購物和消費(fèi)習(xí)慣被商家所知并經(jīng)常收到騷擾電話？讀了本文之后，你或許會(huì)對手機(jī)定位的知識有了大概的了解，或者能夠解開心中的某些疑惑，這也正是本文的目的。第1章 手機(jī)定位的基本概念手機(jī)定位是指通過特定的技術(shù)來獲取手機(jī)或移動(dòng)終端用戶的位置信息(經(jīng)緯度坐標(biāo))，在電子地圖上標(biāo)出被定位對象位置的技術(shù)或服務(wù)。手機(jī)定位技術(shù)是在全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，智能手機(jī)內(nèi)嵌入了GPS芯片模塊來接收和處理衛(wèi)星發(fā)送的定位參數(shù)，經(jīng)過復(fù)雜的計(jì)算后確定自己的地理位置(

6、經(jīng)緯度)。由于智能手機(jī)又是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，與以前單一性能的GPS定位終端相比具有了更多利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行多種方式定位的優(yōu)勢。目前用于手機(jī)定位的技術(shù)主要有：GPS衛(wèi)星定位技術(shù)，LBS基站定位技術(shù)，以及最近幾年隨智能手機(jī)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展而興起的WiFi無線定位技術(shù)、A-GPS輔助衛(wèi)星定位技術(shù)和GPS-One混合定位技術(shù)。第2章 衛(wèi)星定位(GPS)技術(shù)GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，起始于1958年美國軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964年投入使用。主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)搜集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等

7、一些軍事目的。到1994年，由全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆衛(wèi)星構(gòu)成的GPS衛(wèi)星系統(tǒng)己布設(shè)完成。2.1 GPS定位原理GPS定位，實(shí)際上就是通過四顆已知位置的衛(wèi)星來確定GPS接收器的位置。在下面的圖中，GPS接收器為當(dāng)前要確定位置的手機(jī)，衛(wèi)星1、2、3、4為本次定位要用到的四顆衛(wèi)星，它們的當(dāng)前位置(空間坐標(biāo))已知。實(shí)際上，太空中的每一顆GPS衛(wèi)星都在時(shí)刻不停地通過衛(wèi)星信號向全世界廣播自己的當(dāng)前位置坐標(biāo)信息，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(這里，手機(jī)的時(shí)間與GPS同步非常重要)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。傳輸時(shí)間乘上衛(wèi)星無線電波的

8、傳送速度(理想為光速)，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。四顆衛(wèi)星的距離分別為d1、d2、d3、d4。 GPS衛(wèi)星系統(tǒng) 四星定位示意圖根據(jù)立體幾何知識，三維空間中，三對位置,距離這樣的數(shù)據(jù)就可以確定一個(gè)點(diǎn)了。為什么這里需要四對呢？理想情況下，的確只需要三顆衛(wèi)星就可以實(shí)現(xiàn)GPS定位了。但是事實(shí)上，由于電波速度也會(huì)受到空中電離層的影響，因此會(huì)有誤差；再有，GPS衛(wèi)星廣播的自己位置也可能會(huì)有誤差，還有其它一些因素也會(huì)影響數(shù)據(jù)的精確度。因此，在GPS接收器定位運(yùn)算函數(shù)中多用了一組數(shù)據(jù)，正是用來消除或減小誤差，保證定位有效。這也就是GPS為什么必須有四顆衛(wèi)星才能定位的原因。

9、GPS接收器或智能手機(jī)的GPS芯片對收到的四顆衛(wèi)星播放的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定自己的位置坐標(biāo)，并將定位數(shù)據(jù)從空間坐標(biāo)形式轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度坐標(biāo)形式。如果手機(jī)在進(jìn)行實(shí)時(shí)地圖導(dǎo)航的話，由于位置是在不斷移動(dòng)的，就需要不間斷地接收GPS衛(wèi)星的空間坐標(biāo)和時(shí)間戳數(shù)據(jù)，并且根據(jù)這些數(shù)據(jù)不斷地計(jì)算出自己的位置并標(biāo)識在電子地圖中。這個(gè)過程要消耗大量CPU和內(nèi)存資源，對手機(jī)電源的消耗也是非常大的，往往導(dǎo)致手機(jī)發(fā)熱，幾個(gè)小時(shí)就沒電了。我想這種經(jīng)歷對許多人來說都不陌生。2.2 GPS系統(tǒng)的構(gòu)成GPS系統(tǒng)=空間部分+控制部分+用戶部分2.2.1 空間部分組成：24顆衛(wèi)星=21顆工作衛(wèi)星+3顆備用衛(wèi)星， 24顆衛(wèi)星運(yùn)行在6個(gè)軌

10、道平面上，運(yùn)行周期為12個(gè)小時(shí)。保證地球上任一時(shí)刻、高度角15度以上的任一地點(diǎn)都能夠觀測到4顆以上的衛(wèi)星。主要作用：發(fā)送用于導(dǎo)航定位的衛(wèi)星信號。導(dǎo)航信息被調(diào)制在L1載波上，其信號頻率為50Hz，包含有GPS衛(wèi)星的軌道參數(shù)、衛(wèi)星時(shí)鐘改正數(shù)和其它一些系統(tǒng)參數(shù)。用戶一般需要利用此導(dǎo)航信息來計(jì)算某一時(shí)刻GPS衛(wèi)星在地球軌道上的位置，導(dǎo)航信息也被稱為廣播星歷。2.2.2 控制部分組成：GPS控制部分=主控站(1個(gè))+監(jiān)測站(5個(gè))+注入站(3個(gè))作用：監(jiān)測和控制衛(wèi)星運(yùn)行，編算衛(wèi)星星歷(導(dǎo)航電文)，保持系統(tǒng)時(shí)間。2.2.3 用戶部分組成：GPS接收器及相關(guān)設(shè)備，GPS接收器主要由GPS芯片構(gòu)成。車載、船載

11、GPS導(dǎo)航儀，GPS測繪設(shè)備，內(nèi)置GPS功能的手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，都屬于GPS用戶設(shè)備。作用：接收、跟蹤、變換和測量GPS信號，是GPS系統(tǒng)的消費(fèi)者。 GPS系統(tǒng)的構(gòu)成 美國政府的GPS策略2.3 美國政府的GPS策略兩種GPS服務(wù)：SPS-標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(Standard Positioning Service)，主要面向全世界的民用用戶，第一代的精度約為100M，目前一般為15米以內(nèi)；PPS-精密定位服務(wù)(Precision Positioning Service)，主要面向美國及其盟國的軍事部門以及民用的特許用戶，第一代的精度就高達(dá)10M以內(nèi)，目前據(jù)說已達(dá)1米。GPS衛(wèi)星發(fā)射兩種不同的測距碼，

12、即軍用的P碼和民用的C/A碼，分別對應(yīng)精密定位服務(wù)(PPS)和標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)。因?yàn)镃/A碼無法用雙頻技術(shù)消除電離層折射影響，美國技術(shù)人員先期預(yù)測定位精度會(huì)在百米級別，但是由于在GPS試驗(yàn)階段提高了衛(wèi)星鐘的穩(wěn)定性和改進(jìn)了衛(wèi)星軌道的測定精度，使得利用C/A碼定位的SPS測試精度達(dá)到14m，利用P碼的PPS測試精度達(dá)到3m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于預(yù)期定位精度。美國軍方認(rèn)真評估C/A碼的影響后，1984年出臺(tái)了保護(hù)美國國家安全的兩大措施：防止對軍用的P碼進(jìn)行干擾的A-S反電子欺騙技術(shù)和人為降低民用C/A碼定位精度的SA選擇可用性技術(shù)，自1991年7月起所有GPS衛(wèi)星正式全部使用SA技術(shù)，將定位精度降低到10

13、0米。后來在各方反對的浪潮和新的GPS技術(shù)推動(dòng)下，2000年美國取消了對GPS衛(wèi)星民用信道的SA干擾信號，民用GPS的定位精度達(dá)到平均6.2米的實(shí)用化水平，從而掀起GPS產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用熱潮。第3章 基站定位(LBS)技術(shù)基站定位,是一種基于位置的服務(wù)，英文名Location Based Service，簡稱LBS，一般應(yīng)用于手機(jī)用戶。它是通過手機(jī)運(yùn)營商的無線通訊網(wǎng)絡(luò)(如GSM網(wǎng)、CDMA網(wǎng))獲取移動(dòng)終端用戶的位置信息(經(jīng)緯度坐標(biāo))，在地理信息系統(tǒng)或電子地圖平臺(tái)的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù)。所以，這種定位方式又叫做基于通訊網(wǎng)絡(luò)的定位。隨著人們對BLS服務(wù)需求的飛速增長，位置服務(wù)已經(jīng)或即

14、將成為所有移動(dòng)設(shè)備(智能手機(jī)、掌上電腦等)的標(biāo)配。GSM蜂窩基站定位，以其定位速度快、成本低(不需要移動(dòng)終端上添加額外的硬件)、耗電少、室內(nèi)可用等優(yōu)勢，作為一種輕量級的定位方法，越來越常用?；径ㄎ皇抢没緦κ謾C(jī)的測算距離來確定手機(jī)位置的,不需要手機(jī)具有GPS定位能力，但是精度很大程度依賴于基站的分布及覆蓋范圍的大小，有時(shí)誤差會(huì)超過一公里，定位精度沒有GPS高。基站定位示意圖 GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò) 3.1 GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)我們知道，GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是由一系列的蜂窩基站構(gòu)成的，這些蜂窩基站把整個(gè)通信區(qū)域劃分成如圖所示的一個(gè)個(gè)蜂窩小區(qū)，小則幾十米，大則幾千米。我們用移動(dòng)設(shè)備在GSM網(wǎng)絡(luò)中通信

15、，實(shí)際上就是通過某一個(gè)蜂窩基站接入GSM網(wǎng)絡(luò)，然后通過GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)(語音數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)等)傳輸?shù)?。也就是說我們在GSM中通信時(shí)，總是需要和某一個(gè)蜂窩基站連接的，或者說是處于某一個(gè)蜂窩小區(qū)中的,GSM定位就是借助這些蜂窩基站進(jìn)行定位。每個(gè)小區(qū)都有自己的編號，通過手機(jī)所在小區(qū)的識別號就可以知道手機(jī)所在區(qū)域。根據(jù)該測量結(jié)果并結(jié)合基站的坐標(biāo)，一般采用三基站定位方法，就能夠計(jì)算出移動(dòng)設(shè)備的位置。3.2 基站定位的幾種方法3.2.1 蜂窩小區(qū)(COO)定位蜂窩小區(qū)COO(Cell of Origin)定位是GSM網(wǎng)獲取位置信息來實(shí)現(xiàn)位置服務(wù)的主要定位技術(shù)。這種技術(shù)不需要對手機(jī)或網(wǎng)絡(luò)做較大

16、的改動(dòng)，因此能夠在現(xiàn)有手機(jī)的基礎(chǔ)上構(gòu)造位置查找系統(tǒng)。這是一種單基站定位技術(shù)，即根據(jù)手機(jī)當(dāng)前連接的蜂窩基站的位置，也即小區(qū)識別號(Cell-ID)來確定設(shè)備的位置,其定位精度取決于所在小區(qū)的半徑。在城市，基站較多，定位精度可以達(dá)到200米左右；在基站密集的中心地區(qū)，通常小區(qū)劃分的很小，這時(shí)定位精度可以達(dá)到50M以內(nèi)；而在郊區(qū)，基站密度較低，定位精度只能達(dá)到一兩公里。這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡單，投入成本小，只需分別對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)作適當(dāng)?shù)母膭?dòng)，就可實(shí)現(xiàn)定位功能，是目前在無線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛的定位技術(shù)，GSM網(wǎng)絡(luò)定位就是采用這種Cell-ID定位方式。3.2.2 MSC城市定位城市定位MSC(Mobile S

17、witching Center移動(dòng)交換中心)，又叫七號信令定位。MSC從GSM系統(tǒng)內(nèi)的三個(gè)數(shù)據(jù)庫(即歸屬位置寄存器、拜訪位置寄存器和鑒權(quán)中心)中獲取用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。該技術(shù)以信令實(shí)時(shí)監(jiān)測為基礎(chǔ)，能夠?qū)σ苿?dòng)通信網(wǎng)中特定的信令過程，如越區(qū)切換、自動(dòng)漫游以及與電路相關(guān)的信令過程進(jìn)行過濾和分析，可定位到一個(gè)小區(qū)，也可定位到地區(qū)，并將監(jiān)測結(jié)果提供給業(yè)務(wù)中心。故適用對定位精確度要求不高的業(yè)務(wù)，如漫游用戶問候服務(wù)，遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)服務(wù)、平安報(bào)信和貨物跟蹤等。目前，國內(nèi)各省和地區(qū)移動(dòng)公司的短信歡迎系統(tǒng)采用的就是此種技術(shù)。3.2.3 多點(diǎn)測算定位上面所述都是屬于單點(diǎn)定位，適用對定位精確度要求不高的業(yè)

18、務(wù)需求。在很多需要更精確定位的場合，都采用多基站或參考點(diǎn)定位技術(shù)來提高精度。多點(diǎn)定位技術(shù)主要有TOA/TDOA/OTDOA定位技術(shù)和AFLT定位技術(shù)。3.2.3.1 TOA到達(dá)時(shí)間定位TOA(Time of Arrival)定位是一種基于反向鏈路的定位方法，通過測量手機(jī)信號到達(dá)多個(gè)基站的傳播時(shí)間來確定移動(dòng)用戶的位置。只需3個(gè)以上的基站接收到手機(jī)信號，就可以利用三角定位算法計(jì)算出手機(jī)的位置。但由于它對接收器的誤差沒有進(jìn)行處理，誤差較大。3.2.3.2 TDOA到達(dá)時(shí)間差定位TDOA(Time Difference of Arrival)定位，是另一種基于反向鏈路的定位方法，通過檢測移動(dòng)臺(tái)信號到達(dá)

19、兩個(gè)基站的時(shí)間差來確定手機(jī)的位置。至少需要3個(gè)以上的基站接收到手機(jī)信號，建立兩個(gè)以上雙曲線方程來確定交叉點(diǎn)的位置坐標(biāo)。TDOA方法不要求知道信號傳播的具體時(shí)間，可以抵消很大一部分時(shí)間誤差和多徑效應(yīng)帶來的誤差，通常情況下定位精度高于TOA方式。由于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的功率控制功能，使得離服務(wù)基站近的手機(jī)發(fā)射功率小，導(dǎo)致相鄰基站接收到的信號功率非常小(因而信噪比太小)，造成比較大的測量誤差。針對這種情況的解決辦法是，如在緊急求援呼叫時(shí)將手機(jī)發(fā)射功率瞬間調(diào)到最大，可以提高定位精度。手機(jī)振鈴時(shí)的輻射功率比通話時(shí)大許多也是這個(gè)道理。3.2.3.3 OTDOA可觀察到達(dá)時(shí)間差定位OTDOA(Observed Tim

20、e Difference of Arrival)定位，是根據(jù)3個(gè)基站與手機(jī)信號傳播的時(shí)間差值進(jìn)行定位的技術(shù)。移動(dòng)終端向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送系統(tǒng)幀信號之間可觀察到達(dá)時(shí)間差測量值，其中就包含測得的服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)的定時(shí)差值。由于網(wǎng)絡(luò)已知服務(wù)小區(qū)到移動(dòng)終端的傳播延遲，因此可以將移動(dòng)終端提供的OTDOA測量值轉(zhuǎn)換為OTOA，從而估算出基站到移動(dòng)終端的距離。圖中不同圓的交點(diǎn)就是估算出來的終端位置。由于存在測量誤差，這些交點(diǎn)不在同一點(diǎn)上。3.2.3.4 AFLT高級前向鏈接三邊測量定位AFLT(Advanced forward link three edge measurement)定位，是一種基于前向鏈路的定位方

21、法，運(yùn)用于CDMA2000系統(tǒng)中。在進(jìn)行定位操作時(shí)，手機(jī)同時(shí)監(jiān)聽多個(gè)基站(至少3個(gè))的導(dǎo)頻信息。利用碼片時(shí)延來確定終端到附近基站的距離，最后用三角定位法算出終端的位置。AFLT使用GPS定位所有的基站，需要在網(wǎng)絡(luò)中增加新的定位實(shí)體和定位中心，利用導(dǎo)頻信息算出移動(dòng)臺(tái)的位置。AFLT三角定位的優(yōu)點(diǎn)是，有無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方均可實(shí)現(xiàn)定位，比如在室內(nèi)、汽車尾箱等；缺點(diǎn)是，由于需要監(jiān)聽多個(gè)基站的導(dǎo)頻信息，受當(dāng)時(shí)臨近基站數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)弱的影響較大，精度一般在幾十米到幾百米不等。AFLT高級前向三邊測量定位 AOA到達(dá)角度定位3.2.4 到達(dá)角度(AOA)定位AOA(Angle of Arrival)到達(dá)角

22、度定位,是一種雙基站定位的方法，基于信號的入射角度進(jìn)行定位。如右上圖所示，知道了基站1到設(shè)備之間連線與基準(zhǔn)方向的夾角1，就可以畫出一條射線L1；同樣知道了基站2到設(shè)備之間連線與基準(zhǔn)方向的夾角2，就可以畫出一條射線L2。那么L1月L2的交點(diǎn)就是設(shè)備的位置。這就是AOA定位的基本數(shù)學(xué)原理。AOA定位通過兩直線相交確定位置，不可能有多個(gè)交點(diǎn)，避免了定位的模糊性。但是為了測量電磁波的入射角度，接收機(jī)必須配備方向性強(qiáng)的天線陣列。3.2.5 基于場強(qiáng)的定位該方法是通過測出接收到的信號場強(qiáng)和已知的信道衰落模型及發(fā)射信號的場強(qiáng)值估計(jì)收發(fā)信短的距離，根據(jù)三個(gè)距離值就可以得到設(shè)備的位置。從數(shù)學(xué)模型上看，和TOA算

23、法類似，只是獲取距離的方式不同。場強(qiáng)算法雖然簡單，但是由于多徑效應(yīng)的影響，定位精度較差。3.2.6 多方式定位就是同時(shí)使用兩種以上的定位方法來進(jìn)行定位，通過各種定位方法之間結(jié)合使用、取長補(bǔ)短，以達(dá)到更高的定位精度。手機(jī)任何一種涉及地理定位的應(yīng)用都是根據(jù)自己的功能需求來采取不同的定位方式。就基站定位技術(shù)來說，有些定位精度要求不高的應(yīng)用只用COO蜂窩小區(qū)一種方式就可以了，也就是說定位到手機(jī)當(dāng)前連接的蜂窩基站的位置甚至只知道哪個(gè)城市就足夠了，例如天氣預(yù)報(bào)、物流追蹤、新聞?lì)惥W(wǎng)站等應(yīng)用就是如此。還有的應(yīng)用在不同的應(yīng)用場景下綜合采用不同的定位方式。以消費(fèi)購物類應(yīng)用來說，當(dāng)你一打開軟件就立刻將你所在城市的商

24、品或消費(fèi)商家展示出來，速度很快，因?yàn)樗煌ㄟ^單基站定位知道你在哪個(gè)城市就可以；接下來要查找附近的具體哪家消費(fèi)場所，軟件就需要綜合采用單基站定位、多基站定位、三角定位、差分定位等方法來確定你的詳細(xì)位置，所需時(shí)間顯著增加，有的會(huì)出現(xiàn)左下圖所示的等待畫面，有的軟件甚至還會(huì)要求你打開GPS或WiFi來精確定位。美團(tuán)詳細(xì)定位等待畫面 WiFi無線定位示意圖第4章 WiFi無線定位技術(shù)WiFi定位又叫無線AP(Wireless Access Point)定位，也有稱之為網(wǎng)絡(luò)定位，是近幾年隨著智能手機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣泛普及發(fā)展起來的定位技術(shù)(如右上圖所示)。以前，大部分手機(jī)都是通過手機(jī)內(nèi)置的GPS模塊接收GPS衛(wèi)

25、星信號來定位，或者通過移動(dòng)基站蜂窩網(wǎng)絡(luò)來定位。到目前為止,GPS定位最廣泛的應(yīng)用還是在汽車、輪船、飛機(jī)等運(yùn)輸工具上安裝接收器或者用戶手持內(nèi)嵌GPS模塊的手機(jī)接受衛(wèi)星信號，其最關(guān)鍵的限制條件是必須在空曠無遮擋的戶外。現(xiàn)在建筑物越來越多，現(xiàn)代化程度越來越高，人們大部分時(shí)間都是在公共場所和私人建筑物內(nèi)活動(dòng)，GPS定位已經(jīng)不能滿足這些場所的應(yīng)用，商場、住宅、地下車庫等建筑物內(nèi)都不能進(jìn)行定位。那么基站定位呢？盡管通信信號的穿透能力很強(qiáng)，但由于基站鐵塔之間的距離都很遠(yuǎn)，即使是采用三角定位等多基站定位方式，定位精度也很有限。隨著智能手機(jī)的普遍應(yīng)用，移動(dòng)上網(wǎng)已司空見慣，WiFi聯(lián)網(wǎng)功能已成為當(dāng)今手機(jī)的標(biāo)配，而

26、WiFi定位技術(shù)也隨之興起。WiFi網(wǎng)絡(luò)能像基站一樣發(fā)出信號，用戶的筆記本、平板電腦、手機(jī)等移動(dòng)終端都能接收信號。在很多GPS信號不好的情況下，只要能連上Wi-Fi就同樣能夠定位，應(yīng)用范圍廣、門檻低。4.1 什么是WiFi?其實(shí)，WiFi的正式稱呼是“無線保真”，它是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備(如pad、手機(jī)、平板電腦)等終端以無線方式互相連接的技術(shù)，事實(shí)上它是一種高頻無線電信號，本身并不具備定位功能。無線保真是一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟所持有。4.2 WiFi與WLAN、無線AP的區(qū)別在實(shí)際應(yīng)用中，手機(jī)中的WiFi功能操作一般顯示為“WLAN”，所以很多人都認(rèn)為WLAN就

27、是WiFi。實(shí)際上，它們雖然有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，但也是有很大區(qū)別的。4.2.1 WLAN的基本概念WLAN(Wireless Local Area Network)是“無線局域網(wǎng)”的縮寫，指應(yīng)用無線通信技術(shù)將計(jì)算機(jī)設(shè)備互聯(lián)起來，構(gòu)成可以互相通信和實(shí)現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡(luò)體系，是一種利用射頻(RF)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。該技術(shù)的出現(xiàn)是用來彌補(bǔ)有線局域網(wǎng)絡(luò)的不足，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)延伸的目的。WLAN目前包含有多項(xiàng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其中的兩大標(biāo)準(zhǔn)為：802.11a標(biāo)準(zhǔn)，使用OFDM調(diào)制技術(shù)，工作在5GHz頻段上，支持的最大速度為54Mbps；802.11b標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行在2.4GHz頻段，采用CCK調(diào)制技術(shù)，支持的最大速度為1

28、1Mbps。802.11b的優(yōu)勢在于價(jià)格低廉,但速率較低(最高11Mbps)；而802.11a優(yōu)勢在于傳輸速率快(最高54Mbps)且受干擾少，但價(jià)格相對較高。另外，這兩種標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行在不同的頻段上,不能工作在同一AP的網(wǎng)絡(luò)里。802.11g是為了解決802.11a和802.11b不兼容問題而推出的標(biāo)準(zhǔn)，與以前的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)相比有兩個(gè)特點(diǎn)：其一，802.11g運(yùn)行在2.4G頻段，使用OFDM調(diào)制技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸速率提高到20Mbps以上；其二，802.11g能夠與采用802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WiFi系統(tǒng)互相連通，共存在同一AP的網(wǎng)絡(luò)里，保障了后向兼容性。最新的第五代WLAN的802.11ac標(biāo)準(zhǔn)，已進(jìn)入了

29、千兆網(wǎng)時(shí)代。4.2.2 WiFi的基本概念其實(shí)，WiFi是一個(gè)基于IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，目的是改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。簡單來說WiFi就是一種在辦公室和家庭中無線上網(wǎng)使用的短距離無線通信技術(shù)，工作在WLAN系列標(biāo)準(zhǔn)中2.4GHz附近的頻段。目前可使用的標(biāo)準(zhǔn)分別為IEEE802.11b和IEEE802.11g，分別支持最大11Mbps和54Mbps的速度。在信號較弱或有干擾的情況下，WiFi帶寬可自動(dòng)調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，有效的保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。實(shí)際上，WiFi就是WLANA(無線局域網(wǎng)聯(lián)盟)

30、的一個(gè)商標(biāo)，該商標(biāo)僅保障使用該商標(biāo)的產(chǎn)品互相之間可以合作，與標(biāo)準(zhǔn)本身沒有實(shí)質(zhì)性關(guān)系，但因?yàn)閃iFi主要采用802.11b協(xié)議，因此人們逐漸習(xí)慣用WiFi來稱呼802.11b協(xié)議。從包含關(guān)系上來說，WiFi是WLAN其中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，包含于 WLAN中，屬于采用WLAN協(xié)議的一項(xiàng)新技術(shù)。WiFi的覆蓋范圍最大為100米左右，而WLAN最大(加天線)則可達(dá)到5公里。4.2.3 無線AP的基本概念無線AP(Wireless Access Point)是“無線接入點(diǎn)”的縮寫，也稱無線訪問點(diǎn)、會(huì)話點(diǎn)或存取橋接器，是一個(gè)包含很廣的名稱。它不僅單指無線接入節(jié)點(diǎn)本身，也同樣是無線網(wǎng)關(guān)、無線網(wǎng)橋、無線路由器等類設(shè)

31、備的統(tǒng)稱。單純性無線AP就是一個(gè)無線的交換機(jī)，僅僅是提供無線信號發(fā)射的功能。其工作原理是將網(wǎng)絡(luò)信號通過雙絞線傳送過來，經(jīng)過AP產(chǎn)品的編譯，將電信號轉(zhuǎn)換成為無線電訊號發(fā)送出來，形成無線網(wǎng)的覆蓋。我們常說的WiFi熱點(diǎn)，既是指WiFi信號源的位置點(diǎn)，也是指無線路由器一類的無線AP設(shè)備。無線路由器與無線AP的基本原理都是一樣的，但無線AP的功率要比無線路由器大，覆蓋范圍也更廣。前面已提到，無線路由器發(fā)出的WiFi信號覆蓋范圍最大為100米左右，而無線AP一般都是目視范圍內(nèi)2km覆蓋，而且無線AP還有一個(gè)優(yōu)勢就是能接受的用戶數(shù)比無線路由器多。再有,就是穩(wěn)定性比無線路由器強(qiáng)，所以像大面積的公共區(qū)域無線信

32、號覆蓋還是用AP，家庭小范圍無線上網(wǎng)則用無線路由器，因?yàn)闊o線路由器價(jià)格比無線AP要便宜許多。這里需要說明一點(diǎn)，盡管很多公共場所的AP無線信號規(guī)格都大大超過WiFi的標(biāo)準(zhǔn)定義，平時(shí)我們習(xí)慣上還是稱作WiFi信號。4.2.4 無線AP與無線路由器的區(qū)別：共同點(diǎn)：都能發(fā)射WiFi信號。不同點(diǎn)：AP僅發(fā)射信號，不能有其它的有線裝置接入上網(wǎng)，AP地址段位于上級網(wǎng)段內(nèi)，屬于同一網(wǎng)段下的一個(gè)IP設(shè)備；無線路由器，除了發(fā)射信號外，還有24 個(gè)RJ-45插口，供有線設(shè)備上網(wǎng)。無線路由器端口還有WAN與LAN之別，其中LAN與WAN網(wǎng)段不一樣，而AP是沒有這樣的端口的。從采用的技術(shù)角度來看，AP用的是橋接(有線網(wǎng)

33、卡與無線網(wǎng)卡橋接)，無線路由器采用的是NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)發(fā),把WAN過來的信號轉(zhuǎn)發(fā)給LAN和無線網(wǎng)卡。如果覆蓋面相對集中，一般用無線路由器就可以了，如果覆蓋面很大(幾平方公里以上)，需要AP+無線路由器的混合模式，其中AP主要做中繼。4.3 WiFi應(yīng)用快速增長的現(xiàn)狀如上所述，由于WiFi通信技術(shù)快速進(jìn)步和無線移動(dòng)上網(wǎng)人群的急劇膨脹，二者的相互促進(jìn)作用加速了互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展。加上廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低，只要在機(jī)場、車站、商場、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置免費(fèi)上網(wǎng)“熱點(diǎn)”，即可吸引用戶的移動(dòng)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，為商家低成本的大面積商業(yè)推廣鋪平了道路。再加上家庭無線路由移動(dòng)上網(wǎng)的普及，W

34、iFi無線熱點(diǎn)的密度在城市已達(dá)到空前的規(guī)模。據(jù)2015年04月21日“中國報(bào)告大廳”網(wǎng)站報(bào)道，2014年全球公用WiFi熱點(diǎn)數(shù)量超過了5000萬個(gè)，比2013年增長了80%。其中，法國、美國和英國占據(jù)前三位，中國排名第四(491萬個(gè))。全球最大商用WiFi網(wǎng)絡(luò)提供商iPass公司預(yù)計(jì)，到2018年時(shí)的全球熱點(diǎn)數(shù)量將達(dá)到3.4億個(gè)。有關(guān)的研究報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，目前一個(gè)WiFi熱點(diǎn)對應(yīng)的全球人口數(shù)量為150人，到2018年時(shí)，一個(gè)WiFi熱點(diǎn)將對應(yīng)20人。隨著室內(nèi)環(huán)境下的WiFi熱點(diǎn)部署數(shù)量不斷增加，越來越多的用戶習(xí)慣在室內(nèi)環(huán)境下使用WiFi網(wǎng)絡(luò)，也使得WiFi定位的應(yīng)用環(huán)境日漸成熟。相較傳統(tǒng)的GPS

35、定位以及運(yùn)營商的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位，室內(nèi)環(huán)境下WiFi定位的準(zhǔn)確度更高也更穩(wěn)定。正是看到了WiFi定位的市場前景，目前主流的WiFi設(shè)備廠商都在推廣相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品，很多應(yīng)用軟件也利用WiFi定位技術(shù)獲取商業(yè)數(shù)據(jù)。值得一提的是，現(xiàn)在科學(xué)家們已開始測試一種名為LiFi的全新無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它的傳輸速度比當(dāng)前WiFi技術(shù)快100倍。Li-Fi( Light Fidelity)的一般稱呼是“可見光無線通信”，其原理是通過改變LED燈照明光線的頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，速度與典型的寬帶連接不相上下。LiFi技術(shù)和WiFi技術(shù)的完美結(jié)合，可以使光信號和射頻信號互相無縫切換，充分發(fā)揮可見光信號頻譜寬和射頻信號穿透性

36、強(qiáng)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。未來的新一代無線通信技術(shù)已初露端倪。4.4 WiFi無線定位的原理那么，WiFi定位是如何實(shí)現(xiàn)的呢？大致的原理是：通過用戶接入WiFi網(wǎng)絡(luò)的信息，比如射頻信號強(qiáng)度、時(shí)間數(shù)據(jù)等，再配合臨近三個(gè)或者以上的WiFi熱點(diǎn)，通過差分算法，就可以確定用戶的位置。還可以通過用新加入的設(shè)備的信號強(qiáng)度對比擁有巨量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫來確定位置。這個(gè)方法最初是由Google提出來的，目的是解決室內(nèi)精確定位，原理類似基站定位。在環(huán)境理想的情況下，WiFi定位的精確度可以達(dá)到5米以內(nèi)。具體的原理如下：4.4.1 每一個(gè)無線AP都有一個(gè)全球唯一的MAC地址MAC(Media Access Contr

37、ol)地址，意譯為媒體訪問控制地址，習(xí)慣上稱為物理地址或硬件地址，長度為48比特(6個(gè)字節(jié))，用來定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的位置。網(wǎng)卡的物理地址通常是由網(wǎng)卡生產(chǎn)廠家燒入網(wǎng)卡的EPROM(一種閃存芯片，通?？梢酝ㄟ^程序擦寫)，它存儲(chǔ)的是傳輸數(shù)據(jù)時(shí)真正賴以標(biāo)識發(fā)出數(shù)據(jù)的電腦和接收數(shù)據(jù)的主機(jī)的地址。形象地說，MAC地址就如同我們的身份證號碼，具有全球唯一性；并且一般來說無線AP設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)是不會(huì)移動(dòng)的。4.4.2 移動(dòng)設(shè)備開啟Wi-Fi獲取周圍無線AP的MAC地址移動(dòng)設(shè)備在開啟Wi-Fi功能的情況下，無論是否已連接，都可掃描并收集周圍的AP信號,包括加密和未加密的WiFi熱點(diǎn),甚至信號強(qiáng)度不足以顯示在無線信

38、號列表中,都可以獲取到無線AP廣播出來的MAC地址。關(guān)于這一點(diǎn)，經(jīng)常用手機(jī)通過WiFi上網(wǎng)的用戶都不乏這方面的體驗(yàn)：一打開WiFi開關(guān)，立刻就會(huì)顯示一長串WiFi熱點(diǎn)的列表。4.4.3 位置服務(wù)器完成移動(dòng)設(shè)備的定位計(jì)算移動(dòng)設(shè)備將這些能夠標(biāo)識無線AP的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的位置服務(wù)器,服務(wù)器檢索出每一個(gè)AP的地理位置,并結(jié)合每個(gè)信號的強(qiáng)弱程度,計(jì)算出設(shè)備的地理位置并回送到移動(dòng)設(shè)備；4.4.4 定位數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性離不開位置數(shù)據(jù)庫的不斷更新和補(bǔ)充位置服務(wù)商要不斷更新、補(bǔ)充自己的數(shù)據(jù)庫,以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,畢竟無線AP不像基站鐵塔那樣固定不動(dòng)，而且無線AP熱點(diǎn)的增減也比基站鐵塔頻繁。4.5 WiFi無線定位應(yīng)

39、用的廣泛性Wi-Fi定位可以在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位、監(jiān)測和追蹤、搜救任務(wù)，總精度比較高，由于Wi-Fi路由器和移動(dòng)終端的普及，使得定位系統(tǒng)可以與其他客戶共享網(wǎng)絡(luò)，硬件成本很低，而且Wi-Fi的定位系統(tǒng)可以降低了射頻(RF)干擾可能性。Wi-Fi定位適用于對人或者車的定位導(dǎo)航，可用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)、主題公園、工廠、商場等各種需要定位導(dǎo)航的場合。近幾年隨著無人機(jī)應(yīng)用的逐漸升溫，WiFi定位技術(shù)也開始用在無人機(jī)搜救任務(wù)，通過受困者手機(jī)Wi-Fi信號來判斷受困者的位置。無人機(jī)能在9米的輻射范圍確定某一手機(jī)的位置，它通過在幾個(gè)點(diǎn)收集手機(jī)發(fā)送的WiFi數(shù)據(jù)包，然后進(jìn)行三角定位，找到受困者所在點(diǎn)。

40、手機(jī)需要開啟Wi-Fi連接功能，系統(tǒng)依賴用戶的唯一MAC地址來確定被經(jīng)定位的用戶身份。其實(shí)，Wi-Fi能夠進(jìn)行定位還要多虧了Android、iOS以及Windows Phone這些手機(jī)操作系統(tǒng)中內(nèi)置的位置服務(wù)。每一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)都有一個(gè)獨(dú)一無二的MAC地址，智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備開啟Wi-Fi后就會(huì)自動(dòng)掃描附近熱點(diǎn)并上傳它們的地理位置信息，這樣就建立了一個(gè)龐大的熱點(diǎn)位置數(shù)據(jù)庫。相反，如果你的智能手機(jī)連上了某個(gè)WiFi熱點(diǎn)，就可以調(diào)用數(shù)據(jù)庫中附近所有熱點(diǎn)的地理位置信息，而服務(wù)器會(huì)參考每個(gè)熱點(diǎn)的信號強(qiáng)弱計(jì)算出移動(dòng)設(shè)備的大致地理位置，最后再返回給用戶。值得一提的是，雖然這種WiFi定位沒有GPS定位的

41、精度高，但是卻解決了GPS信號覆蓋范圍有限的問題，這就是為什么手機(jī)經(jīng)常提示打開WiFi定位會(huì)更準(zhǔn)確原因。第5章 輔助衛(wèi)星定位(A-GPS)技術(shù)A-GPS(Assisted GPS)是“輔助全球定位系統(tǒng)”的縮寫，A-GPS技術(shù)利用蜂窩通訊基站信息來輔助GPS模塊進(jìn)行手機(jī)定位。5.1 A-GPS技術(shù)出現(xiàn)的背景本文在前面已經(jīng)分別闡述了GPS衛(wèi)星定位和手機(jī)基站定位的原理，從中我們知道GPS定位從八十年代就開始了，手機(jī)基站定位也早在只有功能機(jī)的非智能時(shí)代就已出現(xiàn)，只不過在手機(jī)同時(shí)擁有這兩種定位技術(shù)的早期，它們一般都是各自獨(dú)立使用的。一方面GPS定位精度高，但衛(wèi)星信號不能穿透建筑物對室內(nèi)的終端設(shè)備定位；另

42、一方面，雖然蜂窩基站信號穿透力強(qiáng)，但由于基站鐵塔之間的距離都很遠(yuǎn)，定位精度很低。智能手機(jī)逐漸占據(jù)移動(dòng)通信的主流地位之后，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)資源的有效利用加速了兩種定位技術(shù)的融合，A-GPS定位技術(shù)開始大行其道。5.2 A-GPS定位原理A-GPS是一種結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)基站信息和GPS信息對移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行定位的技術(shù)，可以在移動(dòng)GSM/GPRS、聯(lián)通WCDMA和電信CDMA2000網(wǎng)絡(luò)中使用。該 術(shù)除需要手機(jī)內(nèi)嵌入GPS模塊并改造手機(jī)天線外，同時(shí)要在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上加建AGPS位置服務(wù)器、差分GPS基準(zhǔn)站等設(shè)備。A-GPS定位的具體工作流程如下：.手機(jī)從蜂窩基站獲取到當(dāng)前所在的小區(qū)位置(即一次COO定位)；.手機(jī)又將本

43、身所在的基站地址通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給A-GPS位置服務(wù)器；.A-GPS位置服務(wù)器根據(jù)當(dāng)前小區(qū)位置查詢該區(qū)域當(dāng)前可用的衛(wèi)星信息(包括衛(wèi)星的頻段、方位、仰角等相關(guān)信息)，并將這些GPS輔助信息返回給手機(jī)；.手機(jī)的A-GPS模塊根據(jù)輔助信息提升GPS信號的第一鎖定時(shí)間TTFF的能力，快速搜索衛(wèi)星并接收GPS原始信號；.手機(jī)在接收到GPS原始信號后進(jìn)行解調(diào)，計(jì)算手機(jī)到衛(wèi)星的偽距(包括各種GPS信號誤差影響的距離)，并將有關(guān)信息通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)紸-GPS位置服務(wù)器；.位置服務(wù)器根據(jù)傳來的GPS偽距信息和其他定位設(shè)備(如差分GPS基準(zhǔn)站等)的輔助信息完成對GPS信息的處理，并估算該手機(jī)的位置,并通過網(wǎng)絡(luò)將位置

44、信息傳回到手機(jī)。5.3 A-GPS的MSB和MSA兩種定位方式MSBMobile Station Based，基于終端定位；MSAMobile Station Assisted，終端輔助定位。前面介紹的定位流程前4步是A-GPS的主要功能，即由網(wǎng)絡(luò)端的定位服務(wù)器下載衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)或空間坐標(biāo)信息傳送給移動(dòng)端，使其簡化搜索衛(wèi)星的過程，提高移動(dòng)端進(jìn)行GPS定位的速度。接下來的過程根據(jù)位置計(jì)算所在端的不同，分別采用兩種方案：在移動(dòng)端進(jìn)行位置計(jì)算的MSB方式和在網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行位置計(jì)算的MSA方式。MSB方式中，接下來的過程與傳統(tǒng)GPS定位完全相同：移動(dòng)端的GPS模塊在網(wǎng)絡(luò)端的輔助下快速鎖定衛(wèi)星后，開始對衛(wèi)星

45、原始信號進(jìn)行解調(diào)和處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)獨(dú)立進(jìn)行精確定位計(jì)算，得到最終的位置坐標(biāo)；而在MSA方式中，移動(dòng)端在解調(diào)和處理衛(wèi)星原始信號后就不再在手機(jī)中進(jìn)行定位計(jì)算，而是執(zhí)行第、步流程，將解調(diào)處理后的數(shù)據(jù)傳給網(wǎng)絡(luò)端的位置服務(wù)器去完成手機(jī)最終位置的計(jì)算。一般情況下MSA方式適用于衛(wèi)星信號較差地方，實(shí)現(xiàn)單次定位；MSB方式適用于衛(wèi)星信號較好的地方，特別是地圖導(dǎo)航狀態(tài)下的連續(xù)定位，如果采用MSA方式將會(huì)長時(shí)間大量消耗網(wǎng)絡(luò)資源和流量。5.4 A-GPS定位的特點(diǎn)A-GPS解決方案的優(yōu)勢主要在其定位精度上。在室外等空曠地區(qū)，其精度在正常的GPS工作環(huán)境下，可達(dá)10米左右，堪稱目前定位精度最高的一種定位技術(shù)。該

46、技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，首次捕獲GPS信號的時(shí)間大大縮短，一般僅需幾秒，不像以前單純依靠GPS信號的定位終端或手機(jī)，首次捕獲時(shí)間可能要23分鐘。很多使用過車載GPS導(dǎo)航儀的朋友都會(huì)有同感，早期只具有單純GPS定位功能的手機(jī)也同樣如此。由于A-GPS定位的技術(shù)優(yōu)勢，新一代智能手機(jī)的衛(wèi)星定位功能很多都采用了A-GPS技術(shù)。另一方面，雖然AGPS技術(shù)的定位精度很高、首次捕獲GPS信號時(shí)間短，但是該技術(shù)也存在著一些缺點(diǎn)。首先，室內(nèi)定位的問題目前仍然無法圓滿解決。另外，AGPS的定位實(shí)現(xiàn)必須通過多次網(wǎng)絡(luò)傳輸(最多可達(dá)六次單向傳輸)，這對運(yùn)營商來說，是大量占用了空中資源；對于用戶來說，多耗費(fèi)了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)流量。A

47、GPS的另一個(gè)問題是，使用老一點(diǎn)型號手機(jī)的用戶要享受到A-GPS技術(shù)的好處，必須更換手機(jī)。好在目前智能手機(jī)的市場價(jià)格都越來越趨于平民化，手機(jī)換代時(shí)間大大縮短。再一個(gè)問題，就是AGPS手機(jī)比一般手機(jī)在耗電上有一定的額外負(fù)擔(dān)，間接縮短了手機(jī)的待機(jī)時(shí)間。第6章GPS-One混合型定位技術(shù)A-GPS定位從形式上說也屬于混合定位，只不過是借助GSM通信網(wǎng)絡(luò)輔助GPS衛(wèi)星進(jìn)行定位，其核心還是衛(wèi)星定位，不能解決室內(nèi)環(huán)境下的移動(dòng)設(shè)備定位問題。這里要介紹的是另一種現(xiàn)在比較常用的多?；旌隙ㄎ籊PS-One定位技術(shù)。由于GPS及A-GPS技術(shù)中需要移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)跟蹤4個(gè)以上的GPS衛(wèi)星信號，而且還需要根據(jù)獲得的位置信

48、息完成當(dāng)前位置的計(jì)算，這就造成了GPS終端體積較大、耗電較高的特點(diǎn)。GPS-One技術(shù)是美國高通公司在GPS定位技術(shù)基礎(chǔ)上，針對上述缺點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，并融合了Cell-ID、AFLT等蜂窩定位技術(shù)而形成的一項(xiàng)專利技術(shù)。GPS-One定位技術(shù)結(jié)合了高級前向鏈路三角測量法和輔助全球衛(wèi)星定位，把GPS定位技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)結(jié)合起來，是真正意義上的混合定位技術(shù)。GPS-One定位過程中，首先使用GPS定位確保定位精度、靈敏度和速度，接著在GPS衛(wèi)星視野被部分或全部阻擋時(shí)使用CDMA AFLT技術(shù)定位，確保定位靈敏度。在上述定位手段均告失敗時(shí)，使用起源蜂窩小區(qū)定位確保定位成功率。該定位技術(shù)避免

49、了AFLT技術(shù)在基站稀少區(qū)域定位效果差的問題，克服了GPS技術(shù)室內(nèi)定位效果不佳的缺點(diǎn)。定位精度、靈敏度較高，終端耗電低，首次定位啟動(dòng)時(shí)間短。如果移動(dòng)目標(biāo)處于比較空曠的區(qū)域，其上空可見的衛(wèi)星數(shù)量比較多時(shí)(不低于4顆)，則采用GPS定位方式，而不用借助地面網(wǎng)絡(luò)中基站的一些參數(shù)。如果移動(dòng)目標(biāo)處于室內(nèi)或其他復(fù)雜環(huán)境下，衛(wèi)星完全不可見時(shí)，只能完全依靠基站對移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行定位。根據(jù)可接收基站信號數(shù)目的多少，選擇Cell-ID或AFLT定位。如果移動(dòng)目標(biāo)位于高樓林立的城市繁華地帶或者室內(nèi)的情況下，只有一兩顆衛(wèi)星可見，可以采取衛(wèi)星和基站數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式。下圖就是采用GPS-One技術(shù)的無縫定位服務(wù)示意圖。GPS

50、-One技術(shù)可用來解決CDMA手機(jī)的全球定位。該技術(shù)由于其定位精度高、快速、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的發(fā)展?jié)摿?，成為一股不容忽視的發(fā)展趨勢。第7章 移動(dòng)定位技術(shù)的比較7.1 混合定位A-GPS和GPS-One的比較 A-GPS：全稱是網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS定位,手機(jī)可以接收GPS信號，但要借助基站的輔助才能更快、更準(zhǔn)確地定位。理論上說，A-GPS可以用于各種網(wǎng)絡(luò)，就是說移動(dòng)、聯(lián)通、電信的網(wǎng)絡(luò)都可以。GPS-One：是美國高通公司開發(fā)的基于CDMA標(biāo)準(zhǔn)的定位技術(shù)，通過在手機(jī)芯片上加載支持GPS-One協(xié)議的模塊實(shí)現(xiàn)對手機(jī)的定位。目前只有中國電信的手機(jī)支持。比較：A-GPS的優(yōu)勢主要在其定位精度上。在室

51、外等空曠地區(qū)，其精度可達(dá)10米左右；其的缺點(diǎn)是在室內(nèi)的時(shí)候，定位精度急劇下降。 GPS-One終端，在室外的時(shí)候，其實(shí)就是采用A-GPS的技術(shù)來定位，而在室內(nèi)的時(shí)候衛(wèi)星信號弱，則主要靠基站定位或無線網(wǎng)絡(luò)定位。 因此，綜合來說，GPS-One比A-GPS要強(qiáng)。7.2 幾類定位技術(shù)的性能對照表技術(shù)類別 應(yīng)用設(shè)備 首次定位 定位時(shí)間 可用性 定位精度 通信GPS定位 導(dǎo)航設(shè)備 15分鐘 1秒以內(nèi) 80% 310米 不需通信基站定位 手機(jī) 3分鐘 無關(guān) 不確定 150200米 蜂窩網(wǎng)絡(luò)AGPS定位 手機(jī) 20秒 25秒 95% 30米 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)WiFi定位 手機(jī)/筆記本/ 1秒 1秒以內(nèi) 99.80%

52、 35米 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)PDA/電子標(biāo)簽7.3 定位精度比較的實(shí)例下面是筆者用同一部手機(jī)運(yùn)行百度地圖后，先后分別單獨(dú)打開WLAN、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、GPS設(shè)置所得到的不同定位精度結(jié)果，包括WiFi定位在街道上和建筑物中的差別： 在街道上只采用WiFi定位的精度 在建筑物內(nèi)只采用WiFi定位的精度 在街道上只采用基站定位的精度 在街道上只采用GPS定位的精度從上面的四個(gè)手機(jī)截圖中不難看出，在城市街道上進(jìn)行手機(jī)定位，定位精度從低到高依次是WiFi定位、基站定位、GPS定位。而在無線AP熱點(diǎn)密集的建筑物內(nèi)，由于手機(jī)處于多個(gè)無線熱點(diǎn)信號的有效輻射距離內(nèi)，WiFi定位的精度就比在戶外街道上高很多，與GPS定位精度不分

53、上下。第8章 定位參數(shù)獲取、移動(dòng)站識別及其它8.1 移動(dòng)站的識別移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)站是由兩個(gè)部分構(gòu)成的：一是移動(dòng)設(shè)備，二是移動(dòng)用戶。目前移動(dòng)設(shè)備的身份識別依靠兩種標(biāo)志：一種是機(jī)身識別碼IMEI，另一種是網(wǎng)絡(luò)地址碼MAC。這兩種設(shè)備標(biāo)識參數(shù)都具有唯一性，是區(qū)別移動(dòng)設(shè)備的唯一標(biāo)志，用在不同的移動(dòng)應(yīng)用環(huán)境。而GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)用戶的身份識別則需要IMSI碼。8.1.1 IMEI或MEID碼IMEI(International Mobile Equipment Identity)，是“國際移動(dòng)設(shè)備標(biāo)識”的縮寫，又稱為國際移動(dòng)設(shè)備身份碼，是手機(jī)的唯一識別號碼。IMEI碼由GSM(全球移動(dòng)通信協(xié)會(huì))統(tǒng)一分

54、配，與每臺(tái)手機(jī)一一對應(yīng)，而且是全世界唯一的標(biāo)識碼。MEID(Mobile Equipment Identifier)，則是CDMA手機(jī)的移動(dòng)設(shè)備身份識別碼，是由TIA(電信工業(yè)協(xié)會(huì))進(jìn)行分配管理的，和IMEI碼的作用一樣，也是每臺(tái)CDMA手機(jī)或通訊平板設(shè)備唯一的識別標(biāo)志。目前GSM和WCDMA(即中國移動(dòng)和中國聯(lián)通)手機(jī)終端需要使用IMEI碼，而CDMA(中國電信)手機(jī)終端需要使用MEID碼。8.1.1.1 組成：IMEI由15位16進(jìn)制數(shù)字組成，但每一位僅使用09的數(shù)字，其組成為：前6位數(shù)：一般代表機(jī)型；接著的2位數(shù)：一般代表產(chǎn)地；之后的6位數(shù)：一般代表生產(chǎn)順序號；最后1位數(shù)：通常是“0”，

55、為檢驗(yàn)碼，備用。MEID則是由14位全16進(jìn)制數(shù)字組成，與IMEI的格式和作用類似。8.1.1.2 查看方法方法一：打開手機(jī)后蓋板，取下電池，在電池倉的標(biāo)簽上就能看到(以三星S4手機(jī)為例)：IMEI：xxxxxx/xx/xxxxxx/0。方法二：在手機(jī)上操作步驟：“設(shè)置”或“設(shè)定”“關(guān)于手機(jī)”或“關(guān)于設(shè)備”“狀態(tài)”或“狀態(tài)信息”在界面上下滾動(dòng)就可以看到IMEI或MEID碼了。方法三：移動(dòng)或聯(lián)通手機(jī)：在撥號盤輸入*#06#，即可顯示出本機(jī)的IMEI碼；電信手機(jī)：在撥號盤輸入*#0000#，即可顯示出本機(jī)的MEID碼。（MEID號碼的查看，目前沒有一個(gè)通用的方法，由各手機(jī)制造商自己設(shè)置，可以通過咨

56、詢廠商客服得到）。下面就是用三種不同查看方法顯示出的三種不同型號、不同制式手機(jī)的標(biāo)識碼： 酷派7296聯(lián)通雙卡手機(jī)設(shè)置 努比亞z9 mini雙卡全網(wǎng)通手機(jī) 酷派9190L電信雙模手機(jī)后蓋內(nèi)狀態(tài)顯示的2個(gè)國際標(biāo)識碼 撥號顯示的3國際標(biāo)識碼 背面標(biāo)簽上的3個(gè)國際標(biāo)識碼8.1.1.3 作用IMEI碼主要用來查證手機(jī)的真?zhèn)危喝绻N方法查出的IMEI碼一致，手機(jī)是正品行貨的可信度就非常高；如果再加上與包裝盒上的IMEI碼一致，就可以確信是正品了。當(dāng)然，最權(quán)威的手機(jī)驗(yàn)真方法還是通過在“電信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)管理”官網(wǎng)上輸入IMEI碼來驗(yàn)真。 既然 IMEI碼是手機(jī)鑒別的主要依據(jù)，那么，為什么Android系統(tǒng)的APP都要頻繁地獲取IMEI碼呢？那正是因?yàn)锳PP要利用IMEI碼作為手機(jī)標(biāo)識的全球唯一性，被下載安裝過的APP把手機(jī)的IMEI碼讀取出來，然后上傳到其提供商的服務(wù)器上面。當(dāng)同一個(gè)手機(jī)再次下載時(shí)，APP會(huì)讀取手機(jī)IMEI碼，并通過連接服務(wù)器校核本APP是否曾經(jīng)在該手機(jī)上使用過。作為APP用戶的唯一ID，IMEI是個(gè)很好的要素，所以基本上所有需要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的APP都要讀取IMEI來區(qū)分用戶，而且是每次通信都需要讀取。另一方面也是因?yàn)锳ndroid系統(tǒng)提供了直接讀取IMEI的接口。8.1.1.4 關(guān)于雙卡和雙模手機(jī)的國際標(biāo)識碼8.1.1.4.1 手機(jī)卡制式的基本概念國內(nèi)手機(jī)主要有兩大基本制式：