在如今的移动互联网时代，手机已经成为每个人的生活标配。

在这些手机里，安装了各种app，提供了各种服务，彻底改变了我们的生活。

这些服务包括我们今天的主角——定位。

每个人，每个物体，在这个地球上都有一个空位置信息，这就是定位。它非常重要，我们依靠它来找到这个人或这个东西。

自从人类文明开始以来，地图就被发明用来表示位置信息。但由于技术手段的落后，人们只能通过参考来定位佛系。

佛系定位，跟着感觉走佛的方位，跟着感觉走。

后来有了指南针和指南针，人类的定位能力不断提高，定位精度也不断提高。

郑和下西洋，采用“牵星术”进行定位郑和下西洋是以“摘星”为导向的。

进入现代后，随着社会的进步和科技的发展，定位技术突飞猛进。我们可以测量和定位世界上几乎每一个角落。

世界地图世界地图

用于定位的设备和技术已经从导航空、测绘救灾、军事国防等“高大上”的领域逐渐渗透到普通人的生活中，成为不可或缺的一部分。如车辆导航、物流跟踪、交通管理等。

车辆定位导航车辆定位和导航

那么，当你平时使用移动位置服务时，有没有想过这些问题:

手机是如何实现定位的？工作原理是什么？

每个人都知道卫星定位。那么，只有卫星定位吗？有时候，为什么我们不打开手机的卫星定位开关，却依然可以进行定位？

如果我们在室内，没有卫星信号覆盖，会不会完全无法定位？

…

在今天的文章中，小枣君将揭晓这些问题的答案。

卫星定位

定位，我们通常根据使用场景分为室内定位和室外定位。

先说用的最多的户外定位。

目前最主流的室外定位方式，我们刚才也提到了，就是卫星定位。

卫星定位是使用人造地球卫星的点对点测量技术，是目前用户中使用最广泛和最流行的定位技术。其特点是精度高、速度快、成本低。

然而，目前世界上只有少数几个国家有能力建设和维护卫星定位系统。

大家都很熟悉，包括美国的GPS，中国的北斗，欧洲的伽利略，俄国的GLONASS。此外，还有日本的准天顶系统(QZSS)和印度的IRNSS。

让我们以使用最广泛的美国GPS系统为例。

GPS，全称是全球定位系统，全球定位系统。

1958年开始作为美军的项目，1964年投入使用，1994年全面布局。

GPS系统建设的主要目的是为陆地、海洋和[/k0/]提供实时、全天候、全球导航服务，同时也用于情报收集、核爆炸监测、应急通信等一些军事用途。

该系统由24颗卫星组成，其中21颗为工作卫星，3颗为在轨备用卫星。它们共同组成了GPS卫星星座。

24颗卫星距地面20200km，运行周期11小时58分钟(恒星时间12小时)，均匀分布在6个轨道平面上。

一般情况下，在地球表面的任何地方，平均可以随时观测到6颗GPS卫星，最多10颗。

除了天上的卫星，当然还需要地面的相关设备进行协调和监控，也就是地面监控系统。

GPS工作卫星地面监测系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

GPS导航系统的基本原理是测量已知位置的卫星与用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可以知道接收机的具体位置。

我们的手机，内置GPS模块和天线，相当于一个接收器，负责接收和处理GPS数据。

这些数据是手机操作系统或者APP应用软件(比如百度地图)为了精确定位而调用的。

提示:如果你有兴趣，可以安装一个类似“GPS雷达”的APP，随时查看你的手机现在能找到哪些定位卫星:

我随便扫了一下，头上的卫星还真不少啊我随便扫了一下。头顶上有相当多的卫星。

卫星定位，涉及国家安全，不能完全依赖国外。所以虽然GPS系统已经很成熟了，但是我们国家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？弹道导弹，总不能被人家老美卫星定位吧？

到目前为止，我们的北斗系统已经具备商用能力，加上参考站，可以为客户提供精确到10米的定位服务，堪比GPS。

同时，北斗也弥补了GPS的不足，具备短报文能力(GPS卫星单向广播，不具备双向通信能力，功能略单一)。限于篇幅，今天不多介绍北斗了。下一次，我会给出一个特别的话题。

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来自两个方面。一个是大气中的电离层(电离层在太阳光照射下充满离子和电子，对GPS信号的电磁波产生严重影响)，另一个是多径效应(之前《通信基础》介绍中提到过，直达信号和反射信号的到达时间不同，造成信号干扰)。

一般来说，天气可以的话，GPS的定位精度不会太差。

基站定位

好了，就这样。我们来看看地面定位。

说到地面定位，人们首先会想到什么？哈哈，是雷达吗？

的确，雷达作为一种搜索定位技术，在军事和民用领域都有广泛的应用。但毕竟普通手机数量非常多，生活场所的障碍物非常复杂，无论从技术角度还是成本角度都不适合使用雷达进行定位。

龙珠雷达，其实是个不错的东东龙珠雷达其实是个好东西。

那我们应该采用什么方法呢？

实际上，有许多方法可以使用，最常用的一种是基站定位，也称为LBS(基于位置的服务)。

基站定位的原理和雷达类似。众所周知，雷达定位就是发射雷达波，根据目标的反射来测量空之间的位置。

如果定位了基站，基站就相当于一个“雷达”。

通常在城市里，一部手机会被多个基站的信号覆盖。移动电话将“测量”不同基站的下行导频信号，以获得每个基站的信号TOA(到达时间)或TDOA(到达时间差)。根据这个测量结果，结合基站的坐标，就可以计算出手机的坐标值。

画个图，一眼就看出来了:

清楚了吗？一个在三点钟。

基站的定位精度不高，误差在100米到上千米左右。误差的主要原因是基站的位置和密度。简而言之，基站数量越多，密度越高，定位精度越高。基站和手机之间的障碍物越少，定位精度越高。

通常农村基站定位精度低，因为农村基站少，盲区多。有时候，只有一个站信号，无法准确定位。

一个站可以定位一个圈，无法定位一个点一个站可以定位一个圆，但不能定位一个点。

除了上述的基站定位，如果你对定位精度要求不高，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接入运营商的网络，都是在网络中“注册”的。可以在手机中找到当前连接的基站的信息。

在拨号界面输入* # * # 4636 # * #可以查看相应的基站信息。

对于Apple，请输入*3001#12345#*

在运营商方面，也很容易找到这些信息。即使你关机了，运营商HSS(负责管理用户数据的设备)也能找出你之前的基站小区。

这种方法检查位置比较快，但是精度很低。基站的覆盖范围从几百米到几公里不等。

无线定位

除了基站定位，还有一种可能大家都不熟悉的地面定位方式，就是Wi-Fi定位。

是的，Wi-Fi也能定位！

你可能觉得我说的Wi-Fi定位就是IP定位。其实不是！

众所周知，每个上网的人都会有一个公共IP地址。这些IP位置都是在网络系统注册的，比如南京电信或者上海联通。

诚然，IP地址可以大致追踪到你的位置(运营商可以更准确的查到)，但这种定位也有局限性。一方面，现在很多运营商都采用NAT技术，不一定要给每个用户分配公网地址。另一方面，IP地址很容易被欺骗。如果我拿到代理地址，你看到的IP可能是美国的。

我说的Wi-Fi位置和上面的IP地址位置完全不一样。它基于Wi-Fi路由器的MAC地址。

每个无线AP(Wi-Fi路由器)都有一个全球唯一的MAC地址，一般来说，无线AP在一段时间内是不会移动的。

当Wi-Fi开启时，采集设备(如手机)可以搜索到这个无线AP的信号，获得其MAC地址和信号强度信息。

采集设备将这些信息上传到服务器，服务器计算后保存为“MAC-经纬度”的映射。当收集到足够多的信息后，服务器上就建立了一个巨大的Wi-Fi信息数据库。

当设备在这样的网络中时，可以将收集到的可以标记AP的数据发送给位置服务器，服务器将检索每个AP的地理位置，并结合每个信号的强度计算出设备的地理位置，并返回给用户设备。计算方法与基站定位类似，同样采用三点定位或多点定位技术。

位置服务提供商应不断更新和补充自己的数据库，以确保数据的准确性。

那么，问题来了，这些AP位置映射数据是怎么收集的呢？

大致可以分为两种——主动获取和用户提交。

主动采集：

谷歌街景拍摄车，没想到吧？这是一个采集设备。它收集沿途的无线信号，标记GPS定位的坐标，并将其发送回服务器。

Google街景拍摄车谷歌街景拍摄车

用户提交

Android手机用户在开启“使用无线网络定位”时，会被提示是否允许谷歌的位置服务。如果是，用户的位置信息将被谷歌收集。iPhone会自动收集Wi-Fi的MAC地址、GPS位置信息、运营商基站代码等。，并将它们发送到苹果的服务器。

和基站定位一样，Wi-Fi定位在AP密集的地方效果也不错。如果AP少，很难准确定位。

总的来说，Wi-Fi定位方式实现起来比较困难，可用性和准确性都不高。所以主要是辅助定位方式。

A-GPS定位

说到援助，我们要谈谈A-GPS。

A-GPS，辅助全球定位系统，辅助全球定位系统。从名字就可以看出，这是GPS的一个增强功能。

A-GPS网络架构A-GPS网络架构

这项技术是GPS定位和基站定位的结合。

手机通过基站大致定位自己的位置，然后告诉AGPS服务器位置。服务器根据这个位置信息，把经过你头顶的卫星参数(哪几颗，频率，位置，仰角等信息)反馈到你的手机上，你手机的GPS就能快速搜索到卫星。

如果采用A-GPS，手机搜星的速度会大大提高，几秒钟就能定位。

以上是常用的户外定位技术。

其实说实话，最靠谱的方式还是卫星定位。经常有人发现自己在河里被定位，大多是因为卫星没有信号，然后被基站定位和Wi-Fi定位困住。。。

室内定位

其实像GPS这样的定位技术虽然精度高，但是有一个明显的缺点，就是无法穿透建筑物，无法实现室内定位。

然而，人们对室内定位有着强烈的需求。比如地下车库，人们经常会忘记自己的车停在哪里。另外，大型商场人多，会很难找到人。如果一个孩子丢了，也需要找到他。

地下车库，非常考验一个人的方向感地下车库是对一个人方向感的极大考验。

在工业上，也有定位需求，比如生产线跟踪，工厂内的资产管理。

现在我们都在说“万物互联”。所以，东西在哪里，你必须一直知道？

IoT，物联网IoT，物联网

对于这种室内定位需求，应该采用什么样的定位手段？

其实任何一种通信技术本身都会有定位功能。刚才我们说了，基站定位和Wi-Fi定位都是通信技术，但是通过测量时差，两者都可以测量位置。

那么，有哪些短距离通信技术和室内定位技术呢？

比如蓝牙定位、红外定位、RFID射频定位、超声波定位、Zigbee定位、UMB定位都是室内定位技术。Wi-Fi定位，其实也适合室内使用。

Wi-Fi室内定位无线室内定位

下面简单介绍几个典型的。

首先说说蓝牙定位。

大家熟悉的蓝牙，是一种短距离低功耗的无线传输技术。

蓝牙定位是通过在指定区域安装信标(可以发出蓝牙信号)来实现精确定位。这些比手机小的信标每隔几米放置一次，可以与所有配备蓝牙模块的移动设备进行通信。

蓝牙定位组网蓝牙定位网络

蓝牙定位的优点是体积小，距离短，功耗低，易于集成到手机等移动设备中。只要打开设备的蓝牙功能，就可以定位。

说到蓝牙定位，就要提到苹果在2013年推出的低功耗精准微定位服务iBeacon。与常见的蓝牙技术相比，传输距离更远，精度更高。

另一种流行的室内定位技术是UWB。

超宽带(UWB)定位技术利用预先布置的锚节点和位置已知的桥节点与新加入的盲节点进行通信，利用三角测量或“指纹”定位来确定位置。

UMB室内定位技术UMB室内定位技术

超宽带通信不需要使用传统通信系统中的载波，而是通过发送和接收纳秒或以下的极窄脉冲来传输数据，因此具有GHz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、定位准确等优点，其前景相当广阔。

限于篇幅，小枣君就不一一介绍其他几种室内定位技术了。

需要提到的是，像GPS定位、基站定位这样的方式搭建系统，门槛很高。无论是技术还是资金，都不是一般企业能承受的。但是，室内定位技术就完全不同了。不需要大量投入，技术难度小很多。所以，现在很多公司都在研究，也做出了很多成熟的产品。这一块的市场前景还是很广阔的。

好了，以上，就是小枣君对常用定位手法的介绍。

最后提醒一下，定位数据是重要的个人隐私信息，不能非法获取，也不能用于非法目的。

大家一定要保护好自己的位置数据，不要随意授权不靠谱的app获取你的位置信息，以免危及生命。