手機定位是怎麼做到的？

【機械cax360第322期】我們在影視劇中經常看到通過手機追蹤定位找到某人，這事在現實生活中靠譜嗎？手機定位背後的原理是什麼？

01 衛星定位系統

先說說定位系統，全球四大衛星定位系統：美國全球定位系統（GPS）、歐洲「伽利略」系統、俄羅斯「格洛納斯」系統和中國「北斗」系統。

美國全球定位系統（簡稱GPS），是一個中距離圓型軌道衛星導航系統。它可以為地球表面絕大部分地區（98%）提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。系統由美國國防部研製和維護，可滿足位於全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續精確的確定三維位置、三維運動和時間的需要。該系統包括太空中的24顆GPS衛星；地面上1個主控站、3個數據注入站和5個監測站及作為用戶端的GPS接收機。

歐洲伽利略系統是歐洲計劃建設的新一代民用全球衛星導航系統，按照規劃伽利略計劃將耗資約27億美元，系統由30顆衛星組成，其中27顆衛星為工作衛星，3顆為候補衛星，衛星高度為24126公里，位於3個傾角為56度的軌道平面內，該系統除了30顆中高度圓軌道衛星外，還有2個地面控制中心。

格洛納斯系統最早開發於蘇聯時期，後由俄羅斯繼續該計劃。該系統於2007年開始運營，當時只開放俄羅斯境內衛星定位及導航服務。到2009年，其服務範圍已經拓展到全球。該系統主要服務內容包括確定陸地、海上及空中目標的坐標及運動速度信息等。"格洛納斯"系統標準配置為24顆衛星，而18顆衛星就能保證該系統為俄羅斯境內用戶提供全部服務。

北斗衛星導航系統是中國正在實施的自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統。該系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段包括5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星，地面段包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛星導航系統兼容的終端。

02 手機定位

目前手機定位技術主要有：基站定位技術，GPS定位技術和A-GNSS輔助衛星定位技術。

基站定位原理：行動電話測量不同基站的下行導頻信號，得到不同基站下行導頻的TOA(到達時刻)或TDOA(到達時間差)，根據該測量結果並結合基站的坐標，一般採用三角公式估計演算法，就能夠計算出行動電話的位置。一般而言，移動台測量的基站數目越多，測量精度越高，定位性能改善越明顯。

基站定位是利用基站對手機的距離測算來確定手機位置的，它不需要手機具有GPS定位能力，但是精度很大程度依賴於基站的分布及覆蓋範圍的大小，有時誤差會超過一公里。

GPS定位技術：現在的智能手機都帶有GPS晶元，GPS晶元通過對四顆衛星的定位數據進行計算，確定自己的位置坐標，並將定位數據從空間坐標形式轉換成經緯度坐標形式。

GPS精度很高，可以精確到十米甚至幾米內，需要手機GPS晶元支持，不過，由於隨著位置移動不斷接收GPS數據和計算位置，會增加設備耗電，且由於搜索衛星初次定位時間過長而略顯不便。另外，衛星信號覆蓋不好時，比如室內，會導致無法定位。

A-GNSS輔助衛星定位技術融合了基站定位技術和GPS定位技術。這種定位方式下，手機可以首先通過移動網路獲取定位信息來實現快速搜索衛星，然後通過衛星信號計算出位置，取長補短，可實現快速定位。

全方位手機定位追蹤：基於4個球面確定一個點的原理，手機在定位時需要4個參考點。在衛星信號較好的地方，手機直接通過衛星定位；在衛星信號不好，手機可以通過2顆衛星信號加2個基站信號進行定位。

03 手機精確定位

手機定位最麻煩的事情是定位誤差，我們一般採用差分定位方法來修正誤差。

差分定位方法是通過手機最近的基站，基站里有高精密定位儀器，這個高精密定位儀器和四顆衛星聯絡通信（前面說的手機GPS與四顆衛星定位數據通信），這樣就能知道手機位置大概誤差，通過這個誤差作用在你手機上，進行手機位置的修正，這樣定位的效果就更準確。（PS：一般民用衛星定位精度控制在10米範圍之內）

現在我們手機定位系統大部分採用的是美國GPS系統，但隨著我們國產北斗定位系統不斷完善提高，可預見的以後國產手機會越來越多使用國產北斗定位系統。對於手機定位這事大家有什麼想法，歡迎大家評論留言。

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