本文章是基于原文做了排版處理, 原文的排版看起來實(shí)在是有點(diǎn)難受所以做了簡(jiǎn)單格式化處理
正文:
最近看到好多 FY 對(duì)手機(jī)定位方式的含義及原理，特別是 wifi 輔助定位的原理搞不明白，所以整理了一下以前寫的一篇科普文，發(fā)到論壇里，科普一下~~
全文比較長(zhǎng)，長(zhǎng)文恐懼癥患者慎入。
首先說一下要闡述這些東西：
1、GPS 定位。
2、基站定位。
3、WiFi 輔助定位。
4、AGPS 定位。
5、Glonass 定位。
6、北斗定位。
7、定位舉例。
從 4s 開始，iPhone 手機(jī)具有以上中 1、2、3、4、5 共五種定位方式。
1、GPS 定位
GPS 是大家耳熟能詳?shù)拿~了，它是由美國(guó)研究的一種定位方式。其系統(tǒng)由在軌道上運(yùn)行的 31 顆衛(wèi)星（數(shù)字記不清了）和地面終端構(gòu)成。
在軌衛(wèi)星呢，是很多在太空中飛來飛去的衛(wèi)星，它們的軌道是有規(guī)律的：無論你在全球什么地方，至少同時(shí)有 4 顆衛(wèi)星在你頭頂，其實(shí)跟我們關(guān)系不大。
地面終端，其實(shí)就是我們通俗說的 GPS，它可以接收你頭頂上那些飛來飛去衛(wèi)星的信號(hào)，然后根據(jù)信號(hào)計(jì)算出你當(dāng)前的位置。常見的終端有車載導(dǎo)航 GPS、手機(jī)內(nèi)置 GPS 和徒步戶外 GPS 等。一般民用級(jí)別的精確度在 10 米左右。使用 GPS 時(shí)，需要在室外空曠能接收到 GPS 衛(wèi)星信號(hào)的地方才可以，室內(nèi)基本無望。
它的特點(diǎn)是：不需要 sim 卡，不需要連接網(wǎng)絡(luò)，只要在戶外，基本上隨時(shí)隨地都可以準(zhǔn)確定位。但是 GPS 啟動(dòng)后搜索衛(wèi)星的時(shí)間比較多，一般需要 2 分鐘左右（俗稱冷啟動(dòng)）。
2、基站定位
這是出現(xiàn)較晚的一種技術(shù)，其原理也比較簡(jiǎn)單。樓主最初聽說是在 2006 年，中國(guó)移動(dòng)推出過這么一款利用基站定位的手機(jī)地圖，還是塞班系統(tǒng)的，體驗(yàn)簡(jiǎn)直弱爆了。
手機(jī)在插入 sim 卡開機(jī)以后，需要搜索周圍的基站信息（就是找信號(hào)），通常在有信號(hào)的地方，手機(jī)能搜索到的基站不止一個(gè)，就像你的筆記本在小區(qū)里能搜到不止一個(gè)開著的路由器一樣。然后手機(jī)會(huì)自動(dòng)從這些基站中選擇信號(hào)最好的（假如是基站 A）連接注冊(cè)。其余的基站就不用了嗎？不不，手機(jī)仍然搜索著它們，一旦你離開基站 A 一段距離，基站 A 的信號(hào)不如基站 B 了，手機(jī)會(huì)自動(dòng)切換成基站 B。這也就是為什么同樣是待機(jī)一天，你在火車上比在家里耗電要多的原因，手機(jī)需要不停的搜索、連接基站。
當(dāng)手機(jī)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋到一定程度的時(shí)候，基站定位也就應(yīng)運(yùn)而生了。
其原理如下：眾所周知，距離基站越遠(yuǎn)，信號(hào)越差，所以用信號(hào)的強(qiáng)度可以大致估計(jì)距離基站的遠(yuǎn)近。好了，由于基站都是中國(guó)移動(dòng)中國(guó)聯(lián)通等運(yùn)營(yíng)商建立的，所以他們可以確定每個(gè)基站準(zhǔn)確的位置，當(dāng)手機(jī)同時(shí)搜索到至少三個(gè)基站的信號(hào)時(shí)（現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)覆蓋這是很輕松的一件事情），手機(jī)除了連接信號(hào)最好的一個(gè)外，同時(shí)根據(jù)基站信號(hào)的強(qiáng)弱，大致估計(jì)出距離基站的遠(yuǎn)近。由于基站位置是確定的，所以確定位置是很容易的，只需要以基站為圓心，距離為半徑多次畫圓即可，不過至少需要三個(gè)基站的信號(hào)才可以。
怎么樣，聽起來很像在微信附近的人里刷新三次位置畫圓來發(fā)現(xiàn)身邊的妹紙吧？
由于基站定位時(shí)，信號(hào)很容易受到干擾，所以先天就決定了它定位的不準(zhǔn)確性，精度大約在 150 米左右，基本無法開車導(dǎo)航。定位條件是必須在有基站信號(hào)的位置，手機(jī)處于 sim 卡注冊(cè)狀態(tài)（飛行模式下開 wifi 和拔出 sim 卡都不行），而且必須收到 3 個(gè)基站的信號(hào)，無論是否在室內(nèi)。但是，定位速度超快，一旦有信號(hào)就可以定位，目前主要用途是沒有 GPS 沒有 wifi 的情況下快速大體了解下你的位置（比如可以使天氣預(yù)報(bào)走到哪兒更新到哪兒）。另外，如果你的手機(jī)里沒有基站位置數(shù)據(jù)包，還需要聯(lián)網(wǎng)才行。
3、WiFi 輔助定位
其實(shí)全名不叫這個(gè)，叫 wifi 輔助下的什么定位來著，不過作為一個(gè)醫(yī)學(xué)生我覺得還是叫 wifi 依賴定位更好理解：wifi 依賴，顧名思義，周圍必須有 wifi 才可以！這個(gè)技術(shù)貌似最初是谷歌提出來的，目的是解決室內(nèi)精確定位，原理類似基站定位。
谷歌的工程師們是這樣想的：一個(gè) wifi 熱點(diǎn)的覆蓋范圍僅有幾十米，全世界絕大多數(shù)的 wifi 熱點(diǎn)都是固定位置的，他們又擁有獨(dú)一無二的 MAC 地址（一種編碼，作用類似熱點(diǎn)的 shen fen zheng 號(hào)碼），如果應(yīng)用基站定位的原理，那么就可以獲得相當(dāng)精確的位置信息了?？墒?，世界上那么多 wifi 熱點(diǎn)，你總不能跑到各個(gè)國(guó)家，敲開市民的門去測(cè)量吧？谷歌想到了他的神器——谷歌地圖。
假如你的家里有個(gè)自己設(shè)立的無線路由器，經(jīng)常開機(jī)，你的鄰居正在陽(yáng)臺(tái)上用手機(jī)玩谷歌地圖，恰好他手機(jī)的 wifi 是開著的，不過沒有連接你家的熱點(diǎn)。當(dāng)你的鄰居用 GPS 準(zhǔn)確在地圖上定位后，谷歌服務(wù)器會(huì)記錄周邊的 wifi 熱點(diǎn)信息。正好，你的路由器開著，然后被記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)了：某國(guó)家某省某市某小區(qū)某樓東側(cè)（其實(shí)是用經(jīng)緯度）有一個(gè) MAC 地址為 12-2e-3f-4a-09-3d 的 wifi 熱點(diǎn)。幾天后你打算晚上吃川菜，于是連上你的路由器打開谷歌地圖打算搜索，這時(shí)你驚奇的發(fā)現(xiàn)沒開 GPS，但是你的位置卻精確的定位在某國(guó)家某省某市某小區(qū)某樓東側(cè)。這是為什么呢？這就是 wifi 依賴定位：你打開谷歌地圖后，會(huì)上傳周圍的 wifi 熱點(diǎn)信息，然后 2-2e-3f-4a-09-3d 上傳到服務(wù)器上，服務(wù)器根據(jù)這個(gè)地址反饋你鄰居用 GPS 定位出來的經(jīng)緯度給你，從而實(shí)現(xiàn)精確匹配位置。當(dāng)世界上 N 多 N 多人重復(fù)上述定位的時(shí)候，谷歌就可以建立起來一個(gè)豐富而且強(qiáng)大的 wifi 熱點(diǎn)位置數(shù)據(jù)庫(kù)。
是不是聽起來有點(diǎn)可怕？大可放心啦。
知道原理之后確定它的定位條件也不難：
1、必須開啟 wifi，無論是否連接某一個(gè)熱點(diǎn)。
2、手機(jī)必須能上網(wǎng)，移動(dòng)數(shù)據(jù)或者 wifi 聯(lián)網(wǎng)皆可。（不要指望谷歌允許手機(jī)內(nèi)置這些熱點(diǎn)的位置信息，這可是筆財(cái)富）
這種方式的優(yōu)點(diǎn)是，
①定位精度高，wifi 密集人流多的地方相當(dāng)精確；
②速度快；
③周圍的 wifi 即使連接不上也能定位。
缺點(diǎn)也是顯而易見的：
①wifi 依賴！————沒有打開 wifi 就不能定位；
②必須處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)。
Wifi 定位有眾多優(yōu)勢(shì)，這也就是為什么很多 FY 使用定位時(shí)會(huì)經(jīng)常跳出來詢問是否打開 WIFI 的原因了。
4、AGPS 定位
AGPS 是 Assisted Global Positioning System 輔助全球定位系統(tǒng)的縮寫，是手機(jī)開始內(nèi)置 GPS 芯片以后發(fā)展起來的技術(shù)。關(guān)于這個(gè)名詞，國(guó)內(nèi)有些 “小伙伴” 容易把它與基站定位混淆。AGPS 定位時(shí)，必須有 GPS 模塊存在，如果沒有 GPS 模塊，這種定位是不起什么作用的。
由于 GPS 冷啟動(dòng)時(shí)，搜星速度很慢，大約 2 分鐘才能搜到。什么是冷啟動(dòng)呢？就是 GPS 內(nèi)的衛(wèi)星位置信息清空了
比如 :
①GPS 初次使用
②GPS 電池耗盡
③關(guān)機(jī)狀態(tài)下移動(dòng) 1000 公里以上的距離或持續(xù)關(guān)機(jī)超過 4 小時(shí)
此時(shí) GPS 需要一點(diǎn)一點(diǎn)的搜索衛(wèi)星信號(hào)，三十多顆衛(wèi)星呢，誰(shuí)知道頭頂上的是哪一顆，挨個(gè)搜唄，搜搜南邊再搜搜北面…… 于是搜星速度就很慢很慢了。
AGPS 就是先利用基站大體定位下你所在的位置，然后通過網(wǎng)絡(luò)將這個(gè)位置發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)這個(gè)位置將此時(shí)經(jīng)過你頭頂?shù)男l(wèi)星參數(shù)（哪幾顆、頻率、位置、仰角等信息）反饋給你的手機(jī)，你手機(jī)的 GPS 就可以很有目的的去搜索衛(wèi)星，此時(shí)你的搜星速度大大提高，幾秒鐘就可以定位。
打個(gè)比方，GPS 搜星就像在一家大型超市里找到一瓶百事可樂。冷啟動(dòng)呢，就是這個(gè)超市很陌生，你不知道食品冷飲區(qū)在哪兒，需要一點(diǎn)一點(diǎn)的找。AGPS 呢，就像你給超市經(jīng)理打了個(gè)電話，然后他告訴你百事可樂在二樓西南角靠近樓 ** 的位置。兩者搜星速度差別之大是顯而易見的。
那么，AGPS 消耗流量多嗎？不多，每次定位，僅僅十幾 kb 的流量，一旦定位成功，剩下的活兒就交給 GPS 模塊處理，不用消耗流量了。為什么會(huì)有流量很多的說法呢？大概是這些小伙伴們沒有下載離線地圖……
所以，AGPS 的優(yōu)勢(shì)就是搜星定位快，不管怎么啟動(dòng)，秒定。缺點(diǎn)是，必須聯(lián)網(wǎng)，如果你的機(jī)器不能上網(wǎng)，或是手機(jī)停機(jī)了身邊又沒有 wifi，是沒法應(yīng)用 AGPS 達(dá)到秒定效果的。還有，AGPS 是需要特定服務(wù)器的，你不要指望把服務(wù)器改成 www.cctv.com 仍然有秒定的效果。
總結(jié)一下：AGPS 是輔助 GPS 定位的一種方法，支持 GPS，不一定支持 AGPS（比如有的古董機(jī)器不能上網(wǎng)）。支持 AGPS，一定支持 GPS，但是這個(gè) GPS 模塊不一定內(nèi)置在手機(jī)里，也有可能是需要額外購(gòu)買外置藍(lán)牙 GPS 模塊（這種惡心型號(hào)是極少極少的，一般標(biāo)注 AGPS 基本就是都內(nèi)置 GPS 模塊了）。
像蘋果這種超級(jí)正規(guī)的公司，官網(wǎng)參數(shù)寫的是 AGPS 和 Glonass。什么意思呢？就是內(nèi)置 GPS 模塊，能輔助定位，并且還支持另一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng) Glonass。為什么蘋果的 AGPS 在網(wǎng)上會(huì)引起一番討論呢，因?yàn)樵缙诘氖謾C(jī)內(nèi)置 GPS 芯片成本很高精度也不行，某些廠商就想出了外置 GPS 模塊這種行為，所以像中關(guān)村這種 IT 站參數(shù)上就分出了 GPS 和 AGPS 來分別特指內(nèi)置 GPS 和輔助定位，為的還是賣點(diǎn)。所以，我覺得蘋果的標(biāo)注是最好的。
PS：既然 GPS 有冷啟動(dòng)，就有熱啟動(dòng)，什么是熱啟動(dòng)呢？就是冷啟動(dòng)搜完星之后它的星歷沒有丟失，條件如下:
①上次關(guān)機(jī)前的位置信息（經(jīng)緯度，高度）已知（所以在車庫(kù)內(nèi)關(guān)機(jī)下次就一定是冷啟動(dòng)了）；
②當(dāng)前時(shí)間、年歷、星歷已知（需要實(shí)時(shí)時(shí)鐘支持）
③距離上次關(guān)機(jī)時(shí)間不超過 4 小時(shí)（時(shí)間過長(zhǎng)則星歷變化了，即以前的衛(wèi)星看不到了）。
5、Glonass 定位
Glonass 是俄羅斯開發(fā)的一套定位系統(tǒng)，原理跟 GPS 一樣，也是用很多很多天上飛的衛(wèi)星來定位。不同的是
①Glonass 芯片比 GPS 貴；
②它抗干擾性能強(qiáng)，陰天下雨高樓深壑的地方 GPS 可能就抓瞎了，Glonass 卻仍然能正常工作；
③北半球定位精度比 GPS 強(qiáng)一些；
④搜星速度快。
目前 Glonass 主要見于高端機(jī)型，比如蘋果系列，HTC ONE 等，都是 GPS+Glonass 雙系統(tǒng)導(dǎo)航，精度相當(dāng)之高，導(dǎo)航可以精確到車道。
6、北斗定位
簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是國(guó)產(chǎn)的 GPS，芯片據(jù)說比 Glonass 還貴，定位精度吹得比 GPS，Glonass 都要好，但是鑒于國(guó)內(nèi)媒體的尿性還有待觀察。目前最大用戶是中國(guó)軍方，民用方面非常不普及，就靠政策在運(yùn)輸公司內(nèi)強(qiáng)買強(qiáng)賣。有個(gè)亮點(diǎn)是北斗一代可以利用頭頂上的衛(wèi)星發(fā)短信，在沒有手機(jī)信號(hào)的時(shí)候很實(shí)用，有信號(hào)的時(shí)候就基本無用。民用能不能有這個(gè)功能難說，軍用有主動(dòng)暴露 “我在這里你來打我啊你來打我啊” 之嫌。
7、定位舉例
寫這部分的目的其實(shí)是為了更好的讓大家理解各種定位方式的工作條件，以 HTC ONE 為例：
①最給力的定位莫過于插上 SIM 卡，打開 wifi，聯(lián)網(wǎng)，啟動(dòng) GPS 和 Glonass 了。集以上所有定位方式于一身，除了那個(gè)國(guó)產(chǎn)貨。
②關(guān)掉 GPS 選項(xiàng)。GPS，Glonass 和 AGPS 都不行了，基站、wifi 定位尚可。
③關(guān)掉 wifi，移動(dòng)數(shù)據(jù)打開，僅基站定位。
④啟動(dòng)飛行模式，所有定位都停掉。
⑤打開 wifi，聯(lián)網(wǎng)，僅 wifi 定位工作。
iPhone 由于以上所有定位方式的權(quán)限均集合于 “隱私” 選項(xiàng)內(nèi)，故關(guān)掉定位開關(guān)之后，以上所有定位功能全部停止。
