如何精準定位你的手機?

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編輯導語:如今需要手機定位的事情越來越多,當我們使用手機地圖進行導航時,需要定位幫我們快速找到最佳的路線;當我們訂外賣時,需要定位幫助外賣小哥準確的送餐…你是否也曾想過:我們的位置為什么會如此精準的被定位到呢?

不知道大家有沒有這樣的困惑,我們在路邊等網約車的時候,他們是如何知道我們的準確位置,其背后是怎樣的運行機制?今天我就簡單給大家介紹下,我們的手機是如何被定位的,在這之前我們首先要搞清什么是GPS 。

一、什么是GPS

GPS 是美國國防部在上世紀 70 年代啟動的全球定位計劃。

發射在 6 個軌道平面的 24 顆衛星,可以保證在地球的任何地點都可以至少收到其中 4 顆的信息。而通過衛星位置、接收時間和時間差,可以在空間中畫出至少三個球面,收取信號的位置就在球面的交匯點上。

2000 年,美國時任總統克林頓宣布撤銷對民用 GPS 信號的干擾,使其誤差可以控制在10米左右,開啟了 GPS 的民用時代。

二、GPS如何應用到手機上

今天,所有的智能手機的CPU芯片都集成了GPS功能。基于?GPS?的定位方案已經相當成熟,只需要捕獲信號的和基帶芯片和轉換信號的射頻芯片,就可以組裝一個物美價廉的?GPS?模塊。

但要在手機上使用地圖定位,首先需要解決的,是中國官方對地圖的加密。根據中國國家測繪局制定的《導航電子地圖安全處理技術基本要求》,在中國發行電子地圖,必須先交給測繪局做「空間位置技術處理」。

這種加密處理其實是一種半公開算法,可以讓全球通用的標準坐標系統(WGS-84)變為中國的自定義坐標系統(GCJ-02)。這兩個坐標系統存在偏差,也就是說,如果你用 GPS 直接在中國地圖上定位,會偏移上百米。

解決這一問題的方法是讓 GPS 數據也同樣經歷一次加密,這樣,偏移的 GPS 定位就和偏移的地圖對上了。即便解決了地圖的問題,在高層建筑密布的城市里,GPS 仍然會經常出現嚴重漂移。

這種環境在業內稱為城市峽谷,衛星信號在玻璃建筑垂直光滑的表面發生反射,再被手機接收。于是,設備將錯誤計算信號的傳播時間,進而得出錯誤的位置結論,產生近百米的誤差。

除了城市峽谷,隧道,高架等復雜場景也會導致GPS 失效。這對于 UBER 和滴滴這類需要實時計價的打車類應用尤其致命,各類解決方案也被研發出來。

三、解決方案

通過在 3D 地圖上模擬射線追蹤的方式,UBER 試圖計算每一個位置的 GPS 信號強度,進而建立概率模型,推算出更精確的乘客位置。

滴滴使用的 FLP(Fusion Location Provider)方案,則采用了更多定位手段。通過網絡定位,路網定位和車輛航位推算,FLP 方案可以在復雜場景下彌補 GPS 的缺陷,提高定位精確度。

WiFi的網絡定位服務:基于 Wi-Fi 的網絡定位服務 (Geo-Rank) ,是除 GPS 外最常用的定位手段。

打開你的手機 Wi-Fi ,每一個能被搜索到的熱點,都有全球唯一的 MAC 地址。而每一個位置,都有不同數量,不同信號強弱的 Wi-Fi 。這些數據的集合,就能成為這個位置獨一無二的信息。

每天,滴滴的上千萬用戶將共同完善這個由 MAC 地址和 GPS 位置構成的熱點數據庫。同時,滴滴也能記錄手機的信號強度、速度和方向,進一步優化網絡定位結果。

因此,即使 GPS 失效,只要你打開了Wi-Fi 功能 ,就能與云端數據庫數據比對,進而確定你的位置。另一方面,滴滴能采集大量路面行駛的車輛定位數據,使網絡定位的結果更偏向于在路上。

而車輛航位推算和道路匹配可以更有效的解決隧道、高架等場景下 GPS 信號丟失或不準確的問題。根據手機內置的加速度計、陀螺儀等慣性導航元件,車輛航位推算算法可以推算車輛的速度、航向角等信息,進行位置推算。

而根據司機的軌跡數據,道路匹配算法可以推算車輛當前和下一時段所在的道路的可能性,將定位點準確綁定在道路上。

每 1-3 秒,滴滴手機端會上傳一個定位包至實時計價模塊,通過對每個點的降噪和補償,就能得到一個相對準確的數據線路。

通過這些不同的工具,滴滴可以在城市峽谷、高架、隧道等各種復雜場景下降低誤差,讓用戶獲得更準確的上車點和更可靠的里程計費。盡管如此,手機定位仍然是一件相當困難的事。

在可預見的未來,也沒有什么好辦法可以把定位誤差穩定控制在 5 米以內。除非你拿著手機,開著 Wi-Fi,在周圍都是路由器的環境里網上沖浪。

 

本文由 @汪仔7489 原創發布于人人都是產品經理。未經許可,禁止轉載

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  1. 厲害,這些方案和數據是怎么找到的?

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