手机定位原理

目前手机上广泛使用的移动定位技术有三种:基于网络的小区识别定位、集成GPS定位和A-GPS定位。

(一)基于网络


即小区识别定位技术。GSM移动通信网络是由许多像蜂窝一样的小区构成的,每个小区都有自己的编号,由于手机通讯遵循蜂窝技术规范,因此只要手机不是离线模式,手机位于哪个小区就很容易知道,这种定位精度取决于移动终端所处蜂窝小区半径的大小,从几百米到几十公里不等,与其它技术相比,该技术精度最低,而且还会收取一定的月功能使用费。

(二)集成GPS

即美国go-vern-ment提供的全球定位系统。24颗GPS卫星分布在6个道平面上,距离地面1万2千公里,以12小时的周期环绕地球运行,使得任意时刻地面上任意点都可以观测到4颗以上的卫星。集成GPS定位需要手机内置GPS模块,但该模块只有接收功能,没有发射功能。24颗GPS卫星不断向地球发射着包含时间、卫星点位等重要参数的信息,被我们的手机收到后,手机会利用多个卫星的同一时间发出的信号到达的先后顺序及时差计算出手机到各个卫星的距离,然后利用三维座标中的距离公式,利用3颗卫星组成3个方程式,解算出手机的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星时钟与手机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到手机的经纬度和高程。事实上,手机往往可以锁住4颗以上的卫星,这时,手机可按卫星的星座分布分成若干组,每组4颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位。

(三)辅助GPS

即Assist GPS,简称A-GPS,是网络辅助的全球定位系统,这种方法实际就是“小区识别定位 + 集成GPS定位 + 远端数据计算 + GPRS信息传输”。辅助GPS定位需要移动运营商提供其移动通信信号塔的GPS位置,并在移动网络上加建位置服务器,还需要在地面建设GPS基准站(用于实时观测卫星并向定位服务器提供全球实时星历数据)。

辅助GPS定位过程如下:

1、手机将距离最近的移动通信信号塔的GPS位置通过网络传输到位置服务器;
2、位置服务器在GPS基准站的配合下根据移动通信信号塔的GPS位置传输该信号塔(近似手机位置)上空当前的GPS星历信息到手机,这些信息会立刻在手机C盘存储为星历数据库;
3、手机读取星历数据库并接收指定卫星信号(省去了繁重的信号接收、数据计算和筛选最优卫星分组等工作);
4、手机接收到指定卫星信号后,计算手机距这些卫星各自的距离,进而计算出手机的具体位置,然后在屏幕上显示出来;
5、手机随时间的变化(时间变化造成卫星偏移)和位置的移动(位置移动造成仰角改变)自动选择卫星,实时刷新C盘星历数据库;
6、手机重复第3、第4和第5步骤。
7、其他重要环节的说明:①. 如果手机有过一次成功定位,那么手机C盘就永远存在一个星历数据库,关机或拿掉电池也不会丢失。②. 每次辅助GPS启动后,首先读取C盘的星历数据库,然后开始接收星历数据库指定的卫星信号,接着会有三种情况:a. 如果存在卫星信号,且指定卫星尚在上空,则会立刻定位,屏幕不出现连网提示符,这就是为什么相对上次定位时间间隔和位置移动幅度不大时一打开定位软件就能直接定位的原因;b. 如果没有卫星信号,则会一直搜索卫星,屏幕不出现连网提示符;c. 如果存在卫星信号,但指定卫星已不在上空了,则星历数据库失效,手机从第1步开始重做所有步骤,屏幕出现连网提示符。

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