最近助手君在後臺收到不少朋友們的留言，說想通過手機定位自己的親人或朋友，亦或要找回丟失的手機，通過跟大家的交流，發現很多朋友對手機定位的原理知之甚少，有很多誤解，今天助手君就來跟大家科譜一下手機定位的原理知識。大家感興趣的一定要看完哦！相信看完後對手機定位會有更正確的認識，你將了解到定位的精度不僅與手機設備有關，還會受到各種環境的影響，比如室內室外是有區別的。你也將了解到可用於定位的無線信號有哪些。
目前智慧型手機的使用已經越來越普遍，手機定位也是手機上的一個核心基礎功能。作為app的用戶，你可能會好奇這個app是如何知道你的位置；而作為app的開發者，是如何在程序中得到設備當前的準確位置的呢？
這個問題回答起來，太複雜，我們還是先從定位原理上來解釋吧！
開發者如何實現定位能力
了解了這些定位方式的「開發者實現方式」，開發者恐怕要渾身冒汗了，千千萬萬的app難道者都如上述說的，「自行維護基站、WIFI資料庫」嗎？
答案當然是否定的，在實際的工程實踐中，主流的做法是兩種：
可用於定位的無線信號
很顯然，一個功能正常的手機，總是能夠受到各種無線信號，這些無線信號的「局部唯一性」，是該設備能定位的關鍵前提。什麼叫局部唯一性？我們再把這些具體的信號來展開解釋下你就知道了：
手段之一：調用系統級定位能力
無論哪個系統（IOS、安卓、WP）都提供了一套系統級定位能力，這樣的定位能力，對應著是一套系統級API，這個API一般來說，總是會有如下幾個精度的選項：
l 高精度：能搜到GPS衛星，則使用GPS定位，否則，則使用WIFI定位，如果WIFI和GPS都無法定位成功，只能根據基站來給出定位結果了。
l 平衡功耗：禁用GPS（因為它非常耗電），優先使用WIFI，如果WIFI不可用，則用基站來進行定位。
l 低功耗（被動定位）：根據不同系統的規定，實現方式也不同，但大體上都是共享其他app的定位結果，即其他app以高精度、平衡功耗的方式得到位置，那麼這個位置也一併推送給當前使用「低功耗定位」的app，也就是該app不消耗額外的能耗，就完成了定位。
當然，這種系統級定位能力是有著軟肋的，軟肋在於以下兩點
l 在基站、WIFI定位能力上，系統定位能力取決於系統自己在這方面投入數據收集推算的能力，這個是參差不齊的。舉個簡單的例子，百度和高德在中國採集了成百上千個公共場所的室內定位信息，使之能達到米級的室內定位，蘋果做了嗎？谷歌做了嗎？微軟做了嗎？他們怎麼和國內的服務商拼效果？居然還有人說蘋果定位和谷歌地圖在國內定位準，我真是醉了。
l 在中國，google的服務不可用，考慮到基站、WIFI定位必須連接服務端發請求，因而Android的系統級定位能力的可用性也會有很大的影響，至少那些「水貨」手機，在中國基本就沒法調用系統定位服務了，而行貨手機，相應的廠商會改造這個API接口的實現，使得其重定向為請求國內某些定位服務商，從而使得這個接口重新變得可用（對開發者來說，他並不需要知道這個API是如何實現的）。
但是，我們不得不承認，在IOS和WP系統上，因為OS沒有開放出讀取基站和WIFI的接口，因此實際上作業系統的定位能力已經形成了壟斷，開發者也就無法實現自主的定位能力。這也會導致在蘋果和WP手機上，所有的app在同一時刻的定位誤差，都是一樣的。
手段之二：調用第三方定位SDK
對於可以公開讀取基站、WIFI信息的Android手機系統，國內的百度、高德等地圖廠商自行實現了定位SDK，該定位SDK的作用就是通過系統接口讀取到原始定位信息，然後藉助於各家自行部署維護的資料庫，查詢到當前掃描到的基站、WIFI的位置，最終計算出更準確的定位結果，通過SDK的接口，返回給開發者。這麼做的好處，在於能夠讓app的定位能力脫離對手機系統的依賴。
舉個例子，一個app他如果只是調用系統定位接口，那麼在行貨手機，由於手機廠商已經把定位的網絡伺服器重定向為國內定位服務商，所以肯定可以定位，但是在水貨手機上因為系統底層是直接連google伺服器的，就會無法定位。但用戶就是上帝，出現了這個事情在用戶看來，就是不能接受的，為了保證app在所有手機上都可以定位，開發者就會不得不使用第三方的獨立定位SDK。
基站信號：
一個手機能夠接打電話、收發簡訊，說明該手機能與附近基站發起交互，收發信號。特別地，對於智慧型手機，還可以通過系統的接口得到基站ID。正常情況下，每個基站ID是全球唯一的，這樣如果掃到了某個基站ID，我們又知道該基站的位置，便能粗略估計設備的位置。
下圖是很容易理解的，一個手機能掃描到三個基站的信號，因此其必然在三個基站的共同覆蓋範圍內。但現實是很骨感的，在現在的智慧型手機上，只有極少數的手機可以獲取到多個周圍的基站ID，而且也無法反算出和這些基站的距離，所以這個算法是沒有實戰價值的。那麼在實戰中的做法是什麼呢？這個我們以後再介紹。
WIFI信號：
現在的智慧型手機都支持wifi上網了，而我們連接的每個wifi路由器（包括手機做移動熱點的那種），都有全球唯一的MAC地址。更重要的是，wifi路由器的部署成本低，因而非常普遍，在一個樓層裡就會有很多個wifi熱點。因而不難想到，一旦我們有了這個全球每個路由器的實際位置，那麼我們就可以確定用戶當前的位置。
說到這裡，有的朋友會問，如果一個人帶著手機，開著移動熱點到處行走，那麼這種移動熱點的mac地址，豈不是就會引起定位的錯誤？答對了，確實是這樣，而且根據統計，這種情形還在愈演愈烈，因此，如何想辦法來迅速過濾這種移動熱點，是個值得研究的問題。
GPS信號：
如果手機在室外或者窗邊，那麼就可以接收到天上的定位衛星發射出來的信號，基於這種信號，可以推算手機到每顆衛星的距離、衛星位置，進而推算出手機的位置來。需要注意的是，這個解算是在GPS晶片中完成的，在手機作業系統層面上，可以直接通過API接口得到解算的結果和誤差半徑。
對於GPS，要注意兩點。第一就是GPS的初始定位是很耗時間的，對於老一些的晶片，可能要耗費幾分鐘才能冷啟動定位成功；第二是GPS精度並非是完全可依賴的，在一些地方達到幾百米甚至上千米都很正常，這個我們也會在後面的介紹中，細緻展開介紹。
以上三種是最常用的定位方式，此外還有藍牙/IP /地磁場等手段，對於他們的優缺點，我們匯總如下：
定位方法
場景
精度
開發者實現方式
GPS
室外或窗邊，初次定位需要若干秒鎖定等待時間
一般情況下10M內，高樓邊和高架下面100M內
晶片實現，系統API提供，開發者直接調用。
基站定位
可以打電話的地方
幾百米
系統API提供基站ID獲取接口，開發者自行維護基站資料庫，自行查詢推算位置。
WIFI定位
有WIFI覆蓋的地方
幾米到幾十米均可能，取決於部署密度。
系統API提供周圍WIFI的mac地址獲取接口，開發者自行維護mac資料庫，自行查詢推算位置。
IP定位
所有能上網的手機
如果連寬帶上網，且寬帶IP穩定，則幾十米到幾百米，否則只能到城市級，在漫遊時IP會發生錯誤。
開發者需要部署一個服務端，在服務端得到手機設備聯網的公網ip，並且自行維護一個ip資料庫，查詢推算位置。
藍牙定位
有iBeacon部署的區域
5-10M左右，取決於部署密度
系統API提供周圍藍牙信標的設備ID獲取接口，開發者自行維護ibeacon資料庫，自行查詢推算位置。
磁場定位
任意區域。
室內磁場分布多樣的區域可達到3M，否則就會變差。
系統API提供磁場強度獲取接口，開發者自行維護磁場資料庫，自行查詢推算位置。注意磁場強度的絕對定位能力弱，須配合WIFI和Ibeacon等絕對定位方式
對於這些定位方法的詳細原理，我們會在以後的介紹中，細緻介紹。
結束語
在本文中，我們討論了手機定位的價值、各種定位方式的原理與開發者實現定位的工程化手段，希望大家讀完本文後，可以結合提示，給出下列問題的回答。
在蘋果手機上，微信的定位準、微博的定位不準！（蘋果手機的定位能力是誰提供的？）
我們公司搬家了，我在新的公司定位到了老的地方！（先看看你是不是把路由器都帶過來了？）
在最新的Nexus6手機上，谷歌地圖居然無法定位！（谷歌地圖為什麼會無法定位？）
在家裡居然給我定位到幾百米以外了，這個手機太爛了，不是說好GPS精度5米嗎？（家裡的話GPS可以定位成功嗎？）
用陌陌，在三個位置，對同一個好友計算三次距離，即可用「三角定位」鎖定好友的位置（如果對方在室內，用的是什麼定位？他的定位精確度是多少？你認為這個精度可以做三角定位，還精確到對方的家嗎？）
在以後的介紹中，我們會進一步對各種定位硬體的特點、各種定位方式的實現原理進行更細緻的揭秘，敬請期待。
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