邊肖的話:我們經(jīng)常在影視劇中看到通過(guò)手機(jī)追蹤定位來(lái)找對(duì)象。這在現(xiàn)實(shí)生活中可靠嗎？手機(jī)定位背后的原理是什么？

01衛(wèi)星定位系統(tǒng)

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先說(shuō)定位系統(tǒng)，世界四大衛(wèi)星定位系統(tǒng):美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)，歐洲的伽利略系統(tǒng)，俄國(guó)的GLONASS系統(tǒng)，中國(guó)的北斗系統(tǒng)。

美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)是一種中程圓形軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以為地球表面的大多數(shù)區(qū)域(98%)提供精確的定位、速度測(cè)量和高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

該系統(tǒng)由美國(guó)國(guó)防部開發(fā)和維護(hù)，可以滿足位于世界任何地方或附近空的軍事用戶連續(xù)準(zhǔn)確地確定3D位置、3D運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的需求。該系統(tǒng)包括臺(tái)空的24顆全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星。1個(gè)主控站，3個(gè)數(shù)據(jù)注入站和5個(gè)地面監(jiān)測(cè)站，GPS接收機(jī)作為用戶終端。

歐洲伽利略系統(tǒng)是計(jì)劃在歐洲建造的新一代民用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。根據(jù)該計(jì)劃，伽利略計(jì)劃將耗資約27億美元。該系統(tǒng)由30顆衛(wèi)星組成，其中27顆為工作衛(wèi)星，3顆為備用衛(wèi)星。衛(wèi)星高度24126公里，位于三個(gè)軌道平面，傾角56度。除了30顆中高圓形軌道衛(wèi)星外，該系統(tǒng)還有兩個(gè)地面控制中心。

GLONASS系統(tǒng)最初是在蘇聯(lián)時(shí)代開發(fā)的，后來(lái)俄國(guó)繼續(xù)了這個(gè)項(xiàng)目。該系統(tǒng)于2007年開始運(yùn)行，當(dāng)時(shí)俄羅斯只開放了衛(wèi)星定位和導(dǎo)航服務(wù)。到2009年，其服務(wù)范圍已經(jīng)擴(kuò)展到全球。

該系統(tǒng)的主要服務(wù)包括確定陸地、海洋和內(nèi)陸[/k0/]目標(biāo)的坐標(biāo)和速度信息。GLONASS系統(tǒng)有24顆衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)配置，18顆衛(wèi)星可以確保該系統(tǒng)為俄羅斯用戶提供所有服務(wù)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主開發(fā)、自主運(yùn)營(yíng)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)由空部分、地面部分和用戶部分組成。空段包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面段包括主控站、注入站、監(jiān)測(cè)站等多個(gè)地面站，用戶段包括北斗用戶終端和與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。

02手機(jī)定位

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目前手機(jī)定位技術(shù)主要包括:基站定位技術(shù)、GPS定位技術(shù)和A-GNSS輔助衛(wèi)星定位技術(shù)。

基站定位原理:手機(jī)測(cè)量不同基站的下行導(dǎo)頻信號(hào)，獲取不同基站下行導(dǎo)頻的TOA(到達(dá)時(shí)間)或TDOA(到達(dá)時(shí)間)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果和基站的坐標(biāo)，一般可以采用三角公式估計(jì)算法來(lái)計(jì)算手機(jī)的位置。一般來(lái)說(shuō)，移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的基站越多，測(cè)量精度越高，定位性能的改善越明顯。

基站定位通過(guò)測(cè)量手機(jī)與基站的距離來(lái)確定手機(jī)的位置。不要求手機(jī)有GPS定位能力，但精度很大程度上取決于基站的分布和覆蓋范圍，有時(shí)誤差會(huì)超過(guò)一公里。

GPS定位技術(shù):現(xiàn)在的智能手機(jī)都配備了GPS芯片，計(jì)算四顆衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)，確定自己的位置坐標(biāo)，將定位數(shù)據(jù)從空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度坐標(biāo)。

GPS的精度很高，可以精確到十米甚至幾米以內(nèi)，需要手機(jī)GPS芯片的支持。但是由于接收到GPS數(shù)據(jù)，并且隨著位置的移動(dòng)不斷計(jì)算位置，設(shè)備的功耗會(huì)增加，而且由于搜索衛(wèi)星的初始定位時(shí)間太長(zhǎng)，稍微有些不方便。另外，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)覆蓋不好的時(shí)候，比如室內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法定位。

A-GNSS輔助衛(wèi)星定位技術(shù)結(jié)合了基站定位技術(shù)和GPS定位技術(shù)。在這種定位模式下，手機(jī)可以先通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獲取定位信息，快速搜索衛(wèi)星，然后通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算位置，從而取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)快速定位。

全方位手機(jī)定位跟蹤:基于四個(gè)球體確定一個(gè)點(diǎn)的原理，手機(jī)定位時(shí)需要四個(gè)參考點(diǎn)。衛(wèi)星信號(hào)好的地方，手機(jī)直接用衛(wèi)星定位；當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)不好時(shí)，手機(jī)可以通過(guò)兩個(gè)衛(wèi)星信號(hào)加兩個(gè)基站信號(hào)進(jìn)行定位。

03手機(jī)精確定位

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手機(jī)定位最麻煩的是定位誤差，我們通常采用差分定位的方法來(lái)修正誤差。

差分定位法是利用手機(jī)最近的基站，那里有一個(gè)高精度的定位儀，這個(gè)高精度的定位儀和四顆衛(wèi)星通信(手機(jī)GPS和前面說(shuō)的四顆衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)通信)，讓你知道手機(jī)位置的大概誤差，通過(guò)這個(gè)作用在你手機(jī)上的誤差來(lái)修正手機(jī)位置，這樣定位效果更準(zhǔn)確。(PS:一般民用衛(wèi)星定位精度控制在10米以內(nèi))

目前，我們的手機(jī)定位系統(tǒng)大多使用美國(guó)的GPS系統(tǒng)，但隨著我們國(guó)內(nèi)北斗定位系統(tǒng)的不斷完善，可以預(yù)見，未來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的國(guó)產(chǎn)手機(jī)使用國(guó)產(chǎn)北斗定位系統(tǒng)。

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