了解手机是如何定位的

手机是怎么知道你的位置坐标的？卫星到底是怎么找到你的？这些看似深奥的问题，答案就藏在简单的数学公式中！勾股定理、光速定理、长方体对角线计算公式中。

在了解这个问题之前我们先来了解一下卫星定位系统！

01 卫星定位系统

先说说定位系统，全球四大卫星定位系统：美国全球定位系统（GPS）、欧洲“伽利略”系统、俄罗斯“格洛纳斯”系统和中国“北斗”系统。

美国全球定位系统（简称GPS），是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。系统由美国国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。

欧洲伽利略系统是欧洲计划建设的新一代民用全球卫星导航系统，按照规划伽利略计划将耗资约27亿美元，系统由30颗卫星组成，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星，卫星高度为24126公里，位于3个倾角为56度的轨道平面内，该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外，还有2个地面控制中心。

格洛纳斯系统最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。该系统于2007年开始运营，当时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。到2009年，其服务范围已经拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。"格洛纳斯"系统标准配置为24颗卫星，而18颗卫星就能保证该系统为俄罗斯境内用户提供全部服务。

北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。该系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。

02 手机定位怎么回事

目前手机定位技术主要有：基站定位技术，GPS定位技术和A-GNSS辅助卫星定位技术。

基站定位原理：移动电话测量不同基站的下行导频信号，得到不同基站下行导频的TOA(到达时刻)或TDOA(到达时间差)，根据该测量结果并结合基站的坐标，一般采用三角公式估计算法，就能够计算出移动电话的位置。一般而言，移动台测量的基站数目越多，测量精度越高，定位性能改善越明显。

基站定位是利用基站对手机的距离测算来确定手机位置的，它不需要手机具有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。

GPS定位技术：现在的智能手机都带有GPS芯片，GPS芯片通过对四颗卫星的定位数据进行计算，确定自己的位置坐标，并将定位数据从空间坐标形式转换成经纬度坐标形式。

GPS精度很高，可以精确到十米甚至几米内，需要手机GPS芯片支持，不过，由于随着位置移动不断接收GPS数据和计算位置，会增加设备耗电，且由于搜索卫星初次定位时间过长而略显不便。另外，卫星信号覆盖不好时，比如室内，会导致无法定位。

A-GNSS辅助卫星定位技术融合了基站定位技术和GPS定位技术。这种定位方式下，手机可以首先通过移动网络获取定位信息来实现快速搜索卫星，然后通过卫星信号计算出位置，取长补短，可实现快速定位。

全方位手机定位追踪：基于4个球面确定一个点的原理，手机在定位时需要4个参考点。在卫星信号较好的地方，手机直接通过卫星定位；在卫星信号不好，手机可以通过2颗卫星信号加2个基站信号进行定位。

03 手机精确定位

手机定位最麻烦的事情是定位误差，我们一般采用差分定位方法来修正误差。

差分定位方法是通过手机最近的基站，基站里有高精密定位仪器，这个高精密定位仪器和四颗卫星联络通信（前面说的手机GPS与四颗卫星定位数据通信），这样就能知道手机位置大概误差，通过这个误差作用在你手机上，进行手机位置的修正，这样定位的效果就更准确。（PS：一般民用卫星定位精度控制在10米范围之内）

现在我们手机定位系统大部分采用的是美国GPS系统，但随着我们国产北斗定位系统不断完善提高，可预见的以后国产手机会越来越多使用国产北斗定位系统。对于手机定位这事大家生活中有没有什么感触，欢迎大家在下方评论留言。