手机定位原理.doc

1、手 机 定 位 原 理手 机 定 位 1是 指 通 过 特 定 的 定 位 技 术 来 获 取 移 动 手 机 或 终 端 用 户 的 位 置信 息 （ 经 纬 度 坐 标 ） ， 在 电 子 地 图 上 标 出 被 定 位 对 象 的 位 置 的 技 术 或 服 务 。定 位 技 术 有 两 种 ， 一 种 是 基 于 GPS 的 定 位 ， 一 种 是 基 于 移 动 运 营 网 的 基 站 的定 位 。 基 于 GPS 的 定 位 方 式 是 利 用 手 机 上 的 GPS 定 位 模 块 将 自 己 的 位 置 信号 发 送 到 定 位 后 台 来 实 现 手 机 定 位 的 。 基

2、站 定 位 则 是 利 用 基 站 对 手 机 的 距 离的 测 算 距 离 来 确 定 手 机 位 置 的 。 后 者 不 需 要 手 机 具 有 GPS 定 位 能 力 ， 但 是精 度 很 大 程 度 依 赖 于 基 站 的 分 布 及 覆 盖 范 围 的 大 小 ， 有 时 误 差 会 超 过 一 公 里 。前 者 定 位 精 度 较 高 。 此 外 还 有 利 用 Wifi 在 小 范 围 内 定 位 的 方 式 。 编 辑 本 段 移 动 定 位 服 务 的 概 念移 动 定 位 服 务 是 指 通 过 无 线 终 端 （ 如 手 机 、 PDA 等 ） 和 无 线 网 络 的配

3、合 ， 确 定 移 动 用 户 的 实 际 位 置 信 息 （ 经 纬 度 坐 标 数 据 ） ， 从 而 提 供 用 户 所需 的 与 位 置 和 方 向 相 关 的 增 值 服 务 。 定 位 服 务 又 叫 做 移 动 位 置 服 务 （ LBS-Location Based Service ） ， 它 是 通 过 电 信 移 动 运 营 商 的 网 络 （ 如 GSM 网 、 CDMA 网 ） 获 取 移 动 终 端 用 户 的 位 置 信 息 （ 经 纬 度 坐 标 ） ， 在 电 子地 图 平 台 的 支 持 下 ， 为 用 户 提 供 相 应 服 务 的 一 种 增 值 业 务

4、。 移 动 位 置 服 务 最早 是 从 美 国 开 始 的 。 早 在 1996 年 ， 美 国 联 邦 通 信 委 员 会 （ FCC ） 要 求移 动 运 营 商 为 手 机 用 户 提 供 紧 急 求 助 服 务 ， 即 提 供 呼 叫 者 的 位 置 以 便 及 时 救援 ， 他 们 将 这 种 移 动 位 置 服 务 命 名 为 E911 。 此 后 ， 日 本 、 德 国 、 法 国 、瑞 典 、 芬 兰 等 国 家 纷 纷 推 出 各 具 特 色 的 商 业 化 的 位 置 服 务 。 目 前 ， 世 界 许 多国 家 都 以 法 律 的 形 式 颁 布 了 对 移 动 位 置

5、 服 务 的 要 求 ， 如 美 国 “ US FCC E 911 ” 以 法 律 的 形 式 规 定 了 运 营 商 为 911 用 户 提 供 的 定 位 服 务 精 度 标 准 ，而 欧 盟 也 颁 布 法 律 ， 遵 循 “ US FCC ”标 准 ， 并 于 2003-1-1 实 施 。 顺便 提 及 的 是 ， 定 位 服 务 已 引 起 人 们 对 隐 私 权 的 关 注 。 无 线 通 讯 公 司 和 监 管 者必 须 研 究 政 策 允 许 用 户 在 输 入 地 址 信 息 时 ， 其 个 人 隐 私 权 受 到 保 护 。 星 机 高 科 GPS 定 位 手 机 是 提

6、供 给 特 需 人 群 遇 险 时 一 键 报 警 求 援 、110、 120 救 护 快 速 确 定 目 标 位 置 、 家 长 对 老 幼 外 出 行 走 位 置 查 询 、 安 全 监 护的 报 警 定 位 手 机 ， 也 可 以 用 手 机 从 GPS 手 机 上 获 去 报 警 信 息 ， 是 个 人 安 防 、亲 情 关 爱 的 “随 身 保 姆 ”。 适 用 与 有 遇 劫 、 遇 困 、 迷 路 、 走 失 、 急 性 病 （ 心脏 、 高 血 压 ） 突 发 、 遇 灾 可 能 的 需 紧 急 报 警 求 助 人 群 及 儿 童 、 老 人 、 智 障 等需 监 护 人 群

7、。 编 辑 本 段 手 机 定 位 分 类服 务 方 式手 机 定 位 系 统 按 照 提 供 服 务 的 方 式 可 以 分 为 两 种 ： 自 有 手 机 定 位 系 统 与公 用 定 位 系 统 。 自 有 的 定 位 系 统自 有 的 定 位 系 统 2主 要 是 为 摸 个 企 业 和 政 府 部 门 使 用 的 定 位 系 统 主 要 用于 对 人 员 、 事 件 、 物 品 和 车 辆 等 的 定 位 。 这 种 定 位 方 式 广 泛 地 用 于 公 安 执法 、 城 管 部 件 定 位 、 物 流 行 业 、 长 途 车 定 位 、 紧 急 救 援 定 位 等 等 。 公 用

8、 手 机 定 位 系 统公 用 手 机 定 位 系 统 一 般 由 移 动 运 营 商 来 提 供 ， 这 种 手 机 定 位 有 两 种 方 式 ，一 种 是 WAP 版 的 ， 还 有 一 种 是 短 信 版 本 。 短 信 版 的 手 机 定 位 使 用 起 来 相 对 简单 一 点 ， WAP 版 本 的 手 机 可 以 通 过 地 图 显 示 出 你 的 具 体 位 置 。 短 信 版 手 机 定 位短 信 版 的 手 机 定 位 可 以 在 全 国 范 围 内 使 用 ， 一 般 在 省 内 能 定 位 到 较 精 确位 置 ， 出 省 区 后 可 以 定 位 到 具 体 的 地

9、区 名 （ 按 照 区 号 来 区 别 ） 。 短 信 费 为0.10 元 /条 ， 信 息 费 为 6 元 /月 ， 这 个 信 息 费 一 般 相 当 于 月 租 费 。 WAP 版 手 机 定 位只 要 拥 有 一 部 支 持 WAP 功 能 的 手 机 ， 开 通 WAP 功 能 后 ， 可 以 通 过 无 线方 式 直 接 联 入 互 联 网 ， 获 取 自 己 当 前 的 位 置 。 假 如 你 在 浙 江 省 ， 当 在 手 机上 启 动 自 己 的 WAP 浏 览 器 后 ， 这 时 在 浏 览 器 中 输 入 网 址 然 后 点 击 一 系 列 菜 单进 入 “浙 江 风 采

10、 手 机 导 航 找 自 己 ”业 务 就 可 以 找 到 自 己 的 位 置 ， 其 每 月收 费 5 元 再 外 加 GPRS 的 流 量 费 用 。 因 为 WAP 版 手 机 的 数 据 流 量 比 较 大 ， 所 以 建 议 用 户 申 请 20 元 /月 的 手机 任 我 行 套 餐 。 申 请 手 机 任 我 行 套 餐 后 就 可 享 受 到 使 用 WAP 移 动 梦 网 和 百宝 箱 业 务 流 量 不 限 ， 再 加 上 “任 我 行 ”专 区 内 的 业 务 免 费 使 用 。 该 套 餐 流 量指 用 户 以 CMWAP 方 式 使 用 移 动 梦 网 （ WAP）

11、和 百 宝 箱 所 产 生 的 GPRS 流 量 ，以 CMNET 方 式 产 生 的 GPRS 流 量 另 行 按 0.01 元 /kB 标 准 收 费 。 编 辑 本 段 联 通 的 定 位 之 星定 位 之 星 业 务 是 中 国 联 通 CDMA 1X 网 络 采 用 先 进 的 GPSONE 定 位 技 术 向公 众 提 供 的 高 精 度 定 位 业 务 。 定 位 精 度 在 室 外 环 境 下 高 达 5 米 50 米 。 同时 无 论 在 室 内 还 是 室 外 ， 只 要 CDMA 1X 网 络 覆 盖 到 的 地 方 即 可 实 现 定 位 ，而 且 缩 短 了 定 位

12、时 间 。 联 通 无 限 定 位 之 星 业 务 基 于 对 移 动 终 端 的 定 位 ， 结合 GIS（ 地 理 信 息 系 统 ） 地 图 数 据 信 息 ， 能 够 向 用 户 提 供 丰 富 的 位 置 信 息 服务 。 “互 动 视 界 ”业 务 是 中 国 联 通 公 司 为 CDMA 用 户 提 供 的 一 项 无 线 上 网 服务 ， 你 只 要 使 用 支 持 WAP1.2 以 上 的 浏 览 器 功 能 的 手 机 终 端 ， 例 如 LG 的CU8080、 CU8180、 CU8280、 SAMSUNG X199、 SAMSUNG X319、 SAMSUNG X339

13、、 普 天 SCP 550、 普 天 SCP 580、 中 兴 G218 等 就 可 以 使 用 这 项 服 务 ，其 操 作 也 类 似 于 中 国 移 动 的 WAP 版 定 位 。 目 前 联 通 对 于 手 机 的 数 据 通 信 资 费标 准 是 0.01 元 /kB。 我 们 在 这 里 通 过 一 个 实 例 向 大 家 说 明 GPS 的 使 用 ： 进 入 京 瓷 KZ850 的定 位 之 星 功 能 ， 选 择 “我 在 哪 里 ”， 稍 后 KZ850 的 屏 幕 上 便 出 现 了 卫 星 画面 ， 经 过 几 秒 至 十 几 秒 的 查 询 时 间 之 后 ， 屏 幕

14、 上 便 显 示 出 目 前 手 机 所 处 位 置的 描 述 ， 如 “万 泉 河 路 ， 万 全 新 新 家 园 附 近 ”之 类 的 语 句 ， 这 时 用 户 便 可进 一 步 查 询 当 前 位 置 的 地 图 、 去 往 某 地 的 公 交 换 乘 路 线 、 周 围 500 米2000 米 的 餐 饮 、 娱 乐 服 务 场 所 等 。 如 我 们 再 继 续 查 询 “百 盛 ”， 搜 索 到百 盛 购 物 中 心 ， KZ850 便 会 给 出 百 盛 的 详 细 位 置 和 联 系 电 话 ， 并 且 能 够 显 示出 从 手 机 所 在 位 置 去 百 盛 的 公 交 换

15、 乘 路 线 。 看 了 上 面 的 描 述 ， 是 不 是 感 觉 很 方 便 。 尤 其 是 对 于 一 些 天 生 的 “路 盲 ”朋 友 ， 手 机 定 位 功 能 一 定 会 帮 助 你 解 决 不 少 的 出 行 问 题 。 随 着 移 动 技 术 的 发 展 ， 手 机 不 仅 仅 只 具 有 通 话 功 能 ， 还 可 以 将 它 当 作 一个 GPS 定 位 系 统 。 我 们 平 日 生 活 中 常 常 会 外 出 ， 现 在 的 大 城 市 是 不 是 经 常 让你 迷 失 方 向 ， 找 不 到 自 己 所 在 的 位 置 。 这 时 如 果 你 带 了 功 能 比 较

16、 强 的 手 机 的话 ， 就 可 以 使 用 手 机 定 位 来 寻 找 自 己 ， 当 你 和 自 己 的 朋 友 互 相 授 权 之 后 ， 也可 以 使 用 手 机 找 到 他 们 ， 下 面 就 让 我 们 一 起 来 看 看 其 具 体 的 工 作 原 理 和 操 作流 程 。 手 机 定 位 服 务 是 在 无 线 状 态 下 基 于 通 信 位 置 的 定 位 服 务 。 开 通 这 项 服 务 ，手 机 用 户 可 以 方 便 地 获 知 自 己 目 前 所 处 的 准 确 位 置 ， 并 用 手 机 查 询 或 收 取 附近 各 种 场 所 的 资 讯 ； 手 机 定 位

17、服 务 的 巨 大 魅 力 正 是 在 于 能 在 正 确 的 时 间 ， 正确 的 地 点 把 正 确 的 信 息 发 送 给 正 确 的 人 。 同 时 它 还 可 以 对 手 机 用 户 进 行 定 位 ， 并 对 手 机 用 户 的 位 置 进 行 实 时 监 测和 跟 踪 ， 使 所 有 被 控 对 象 都 显 示 在 监 控 中 心 的 电 子 地 图 上 ， 一 目 了 然 。 因 此手 机 定 位 服 务 在 无 线 移 动 领 域 内 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 。 GSM 手 机 定 位 服 务 系 统 主 要 由 四 部 分 组 成 ： 用 户 手 机 、 GSM

18、 网 络 、 短 消息 服 务 中 心 和 应 用 服 务 器 。 用 户 手 机 发 送 一 个 需 求 信 息 经 GSM 网 传 送 到 短 消 息 服 务 中 心 ， 再 由 短消 息 服 务 中 心 将 用 户 信 息 发 送 到 应 用 服 务 器 进 行 用 户 手 机 位 置 和 需 求 信 息 查询 ， 查 询 结 果 通 过 短 消 息 服 务 中 心 经 GSM 网 络 反 馈 到 用 户 手 机 。 无 线 定 位 系 统 建 立 在 移 动 跟 踪 和 通 信 处 理 软 件 之 上 ， 它 具 备 强 大 的 数据 处 理 能 力 ， 并 以 丰 富 准 确 的 地

19、 理 信 息 数 据 和 完 备 的 信 息 搜 索 引 擎 为 基 础 ，集 跟 踪 、 监 控 、 定 位 以 及 报 警 于 一 体 ， 可 以 广 泛 应 用 于 政 府 车 辆 管 理 、 交 通管 理 、 公 安 、 银 行 、 铁 路 、 邮 政 以 及 出 租 货 运 等 众 多 行 业 。 由 于 借 助 互 联 网为 载 体 ， 可 以 支 持 大 容 量 的 用 户 同 时 使 用 ， 同 时 提 供 多 级 别 的 用 户 保 密 协 议 。编 辑 本 段 新 型 手 机 定 位 技 术这 是 一 种 新 型 的 手 机 定 位 技 术 。 但 由 于 涉 及 侵 犯

20、隐 私 ， 而 未 被 广 大 群 众所 知 晓 。 这 种 手 机 定 位 并 非 传 统 的 GPS 定 位 ， 而 是 基 于 对 基 站 信 息 信 号 反馈 而 锁 定 手 机 位 置 。 也 就 是 LBS 基 站 定 位 法 。 目 前 为 止 ， 这 种 手 机 定 位 手 段仅 仅 限 于 公 安 技 侦 破 案 时 使 用 。 只 需 要 知 道 手 机 号 码 ， 并 且 机 主 开 机 有 信 号 ，就 可 以 锁 定 机 主 位 置 。 由 于 LBS 受 基 站 信 号 、 天 气 、 无 线 电 波 等 信 号 的 干 扰 ，精 确 度 尚 不 是 特 别 理 想

21、 。 市 区 约 在 50M-200M 左 右 。 手 机 定 位 业 务 有 一 个 超 出 传 统 增 值 业 务 的 庞 大 产 业 链 阵 容 ， 由 移 动 运 营商 、 系 统 设 备 提 供 商 、 终 端 厂 商 、 GIS 开 发 商 、 应 用 提 供 商 、 中 间 件 提 供 商等 多 个 环 节 组 成 ， 综 合 运 用 了 包 括 移 动 通 信 、 卫 星 导 航 、 互 联 网 、 地 理 信 息系 统 、 综 合 信 息 服 务 等 多 方 面 的 技 术 和 应 用 ， 是 多 个 产 业 、 多 项 技 术 交 汇 和融 合 的 产 物 。 手 机 定

22、位 服 务 需 要 持 续 和 巨 大 的 投 入 ， 尤 其 是 在 网 络 升 级 和 电子 地 图 方 面 。 编 辑 本 段 全 球 定 位 系 统综 述全 球 定 位 系 统 (GPS)是 本 世 纪 70 年 代 由 美 国 陆 海 空 三 军 联 合 研 制 的 新 一代 空 间 卫 星 导 航 定 位 系 统 。 其 主 要 目 的 是 为 陆 、 海 、 空 三 大 领 域 提 供 实 时 、全 天 候 和 全 球 性 的 导 航 服 务 ， 并 用 于 情 报 收 集 、 核 爆 监 测 和 应 急 通 讯 等 一 些军 事 目 的 ， 是 美 国 独 霸 全 球 战 略

23、的 重 要 组 成 。 经 过 20 余 年 的 研 究 实 验 ， 耗资 300 亿 美 元 ， 到 1994 年 3 月 ， 全 球 覆 盖 率 高 达 98%的 24 颗 GPS 卫 星 星座 己 布 设 完 成 。 GPS 构 成全 球 定 位 系 统 由 三 部 分 构 成 ： (1)地 面 控 制 部 分 ， 由 主 控 站 (负 责 管 理 、协 调 整 个 地 面 控 制 系 统 的 工 作 )、 地 面 天 线 (在 主 控 站 的 控 制 下 ， 向 卫 星 注入 寻 电 文 )、 监 测 站 (数 据 自 动 收 集 中 心 )和 通 讯 辅 助 系 统 (数 据 传 输

24、 )组 成 ；(2)空 间 部 分 ， 由 24 颗 卫 星 组 成 ， 分 布 在 6 个 道 平 面 上 ； (3)用 户 装 置 部 分 ，主 要 由 GPS 接 收 机 和 卫 星 天 线 组 成 。 全 球 定 位 系 统 的 主 要 特 点 ： (1)全 天 候 ； (2)全 球 覆 盖 ； (3)三 维 定 速 定时 高 精 度 ； (4)快 速 省 时 高 效 率 ： (5)应 用 广 泛 多 功 能 。 GPS 原 理24 颗 GPS 卫 星 在 离 地 面 1 万 2 千 公 里 的 高 空 上 ， 以 12 小 时 的 周 期 环绕 地 球 运 行 ， 使 得 在 任 意

25、 时 刻 ， 在 地 面 上 的 任 意 一 点 都 可 以 同 时 观 测 到 4颗 以 上 的 卫 星 。 由 于 卫 星 的 位 置 精 确 可 知 ， 在 GPS 观 测 中 ， 我 们 可 得 到 卫 星 到 接 收 机的 距 离 ， 利 用 三 维 坐 标 中 的 距 离 公 式 ， 利 用 3 颗 卫 星 ， 就 可 以 组 成 3 个 方程 式 ， 解 出 观 测 点 的 位 置 (X,Y,Z)。 考 虑 到 卫 星 的 时 钟 与 接 收 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

26、颗 卫 星 ，形 成 4 个 方 程 式 进 行 求 解 ， 从 而 得 到 观 测 点 的 经 纬 度 和 高 程 。 事 实 上 ， 接 收 机 往 往 可 以 锁 住 4 颗 以 上 的 卫 星 ， 这 时 ， 接 收 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 ， 从 而 提 高 精 度 。 由 于 卫 星 运 行 轨 道 、 卫 星 时 钟 存 在 误 差 ， 大 气 对 流 层 、 电 离 层 对 信 号 的影 响 ， 以 及 人 为 的 SA 保 护 政 策 ， 使

27、 得 民 用 GPS 的 定 位 精 度 只 有 100 米 。 为提 高 定 位 精 度 ， 普 遍 采 用 差 分 GPS(DGPS)技 术 ， 建 立 基 准 站 (差 分 台 )进 行GPS 观 测 ， 利 用 已 知 的 基 准 站 精 确 坐 标 ， 与 观 测 值 进 行 比 较 ， 从 而 得 出 一 修正 数 ， 并 对 外 发 布 。 接 收 机 收 到 该 修 正 数 后 ， 与 自 身 的 观 测 值 进 行 比 较 ， 消去 大 部 分 误 差 ， 得 到 一 个 比 较 准 确 的 位 置 。 实 验 表 明 ， 利 用 差 分 GPS， 定位 精 度 可 提 高

28、到 5 米 。 GPS 分 类GPS 卫 星 接 收 机 种 类 很 多 ， 根 据 型 号 分 为 测 地 型 、 全 站 型 、 定 时 型 、 手持 型 、 集 成 型 ； 根 据 用 途 分 为 车 载 式 、 船 载 式 、 机 载 式 、 星 载 式 、 弹 载 式 。 经 过 20 余 年 的 实 践 证 明 ， GPS 系 统 是 一 个 高 精 度 、 全 天 候 和 全 球 性 的无 线 电 导 航 、 定 位 和 定 时 的 多 功 能 系 统 。 GPS 技 术 已 经 发 展 成 为 多 领 域 、 多模 式 、 多 用 途 、 多 机 型 的 国 际 性 高 新 技

29、 术 产 业 。 GPS 用 途全 球 定 位 系 统 的 主 要 用 途 ： (1)陆 地 应 用 ， 主 要 包 括 车 辆 导 航 、 应 急 反应 、 大 气 物 理 观 测 、 地 球 物 理 资 源 勘 探 、 工 程 测 量 、 变 形 监 测 、 地 壳 运 动监 测 、 市 政 规 划 控 制 等 ； (2)海 洋 应 用 ， 包 括 远 洋 船 最 佳 航 程 航 线 测 定 、 船只 实 时 调 度 与 导 航 、 海 洋 救 援 、 海 洋 探 宝 、 水 文 地 质 测 量 以 及 海 洋 平 台 定 位 、海 平 面 升 降 监 测 等 ； (3)航 空 航 天 应

30、 用 ， 包 括 飞 机 导 航 、 航 空 遥 感 姿 态 控 制 、低 轨 卫 星 定 轨 、 导 弹 制 导 、 航 空 救 援 和 载 人 航 天 器 防 护 探 测 等 。 GPS 前 景由 于 GPS 技 术 所 具 有 的 全 天 候 、 高 精 度 和 自 动 测 量 的 特 点 ， 作 为 先 进 的测 量 手 段 和 新 的 生 产 力 ， 已 经 融 入 了 国 民 经 济 建 设 、 国 防 建 设 和 社 会 发 展 的各 个 应 用 领 域 。 随 着 冷 战 结 束 和 全 球 经 济 的 蓬 勃 发 展 ， 美 国 政 府 宣 布 2000 年 至 2006期

31、间 ， 在 保 证 美 国 国 家 安 全 不 受 威 胁 的 前 提 下 ， 取 消 SA 政 策 ， GPS 民 用 信号 精 度 在 全 球 范 围 内 得 到 改 善 ， 利 用 C/A 码 进 行 单 点 定 位 的 精 度 由 100 米提 高 到 20 米 ， 这 将 进 一 步 推 动 GPS 技 术 的 应 用 ， 提 高 生 产 力 、 作 业 效 率 、科 学 水 平 以 及 人 们 的 生 活 质 量 ， 刺 激 GPS 市 场 的 增 长 。 据 有 关 专 家 预 测 ，在 美 国 ， 单 单 是 汽 车 GPS 导 航 系 统 ， 2000 年 后 的 市 场 将 达 到 30 亿 美 元 ，而 在 我 国 ， 汽 车 导 航 的 市 场 也 将 达 到 50 亿 元 人 民 币 。 可 见 ， GPS 技 术 市 场的 应 用 前 景 非 常 可 观 。