基站定位算法、基站定位源码、基站定位数据收集手机定位简析

获取地理位置技术简析 1、 手机定位原理： 手机定位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。 2、 基站定位概念   基站定位一般应用于手机用户，手机基站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）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，例如目前中国移动动感地带提供的动感位置查询服务等。其大致原理为：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（Time of Arrival，到达时刻），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。实际的位置估计算法需要考虑多基站(3个或3个以上)定位的情况，因此算法要复杂很多。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。 基站由电信运营商投资搭建，在通讯网络中覆盖区域化的网络信号，连接无线传输和固件系统。 每个基站都有一个唯一的基站id（CellID）。在手机启动入网后，会有一块内存空间存储cellid的信息，同时还包括地区码、网络码等，通过程序可以读取这些信息，查找到数据库中映射的具体基站位置。 基站定位特点： 1、要求覆盖率高。一方面要求覆盖的范围足够大。另一方面要求覆盖的范围包括室内。用户大部分时间是在室内使用该功能，从高层建筑和地下设施必须保证覆盖到每个角落。手机定位根据覆盖率的范围，可以分为三种覆盖率的定位服务：在整个本地网、覆盖部分本地网和提供漫游网络服务类型。除了考虑覆盖率外，网络结构和动态变化的环境因素也可能使一个电信运营商无法保证在本地网络或漫游网络中的服务。 2、定位精度。手机定位应该根据用户服务需求的不同提供不同的精度服务，并可以提供给用户选择精度的权利。例如美国FCC推出的定位精度在50米以内的概率为67%，定位精度在150米以内的概率为95%。定位精度一方面与采用的定位技术有关，另外还要取决于提供业务的外部环境，包括无线电传播环境、基站的密度和地理位置、以及定位所用设备等。 我们的终端里面装有中国移动或者中国电信的CDMA卡后，就可以利用中国移动或者中国电信基站进行定位了，这种定位误差相对较大，但没有盲区，只要有电话信号的地方都可以实现定位。所以我们的终端都采用了GPS卫星定位加基站定位双模来实现相对精度更高的定位模式，这种模让用户的接收器在室外有卫星信号的地方采用GPS卫星定位，误差在10-50米左右，当用户进入地下停车场或者室内的无法接收到GPS卫星信号的进个，定位器就自动转换到基站模式，达到定位信号永不消失的目标。 3、 GPS定位： 1、GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。 3、组成部分： 空间部分：GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成 控制部分：分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成 用户部分：由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。 4、GPS定位原理： GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定四个方程式。 5.特点：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。 四、wifi定位： 每个无线路由器运行时都一定会向周围发射信号，专业说法称为WIFI热点，又名AP，信号中包含AP的唯一标识，通常这个AP位置比较固定。客户端（手机、PC）扫描到AP，根据其唯一标识检索数据库服务器便能知道用户大致的位置 五、AGPS:简介 1、 AGPS是一种在一定辅助配合下进行GPS定位的运行方式。它可以利用手机基站的信号，配合传统GPS卫星信号，让定位的速度更快。一般GPS使用太空中的24颗人造卫星来进行三角定位 ，以获得经纬度坐标，通常需要一个可视天空的开放环境和至少4颗GPS卫星信号才能进行3D定位。AGPS则利用手机基站的信号，辅以连接远程服务器的方式下载卫星星历 (英语：Almanac Data)，再配合传统的GPS卫星接受器，让定位的速度更快。 辅助全球卫星定位系统（英语：Assisted Global Positioning System，简称：AGPS）是一种GPS的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，配合传统GPS卫星，让定位的速度更快。 GPS 使用24个人造卫星所形成的网络来三角定位接受器的位置，并提供经纬度坐标。虽然GPS提供绝佳的位置的精确度，但定位的位置需要在可看见人造卫星或轨道所经过的地方。 在都会区中的使用者经常在"都会峡谷(urban canyons)"中，在浓密的树下或是室内。辅助全球卫星定位系统, 是使用协助服务的技术，用来减少定位所需的时间。 在蜂巢式网络上使用定位服务已越来越普遍。 AGPS——AssistedGPS，用中文来说应该是网络辅助GPS定位系统。通俗的说AGPS是在以往通过卫星接受定位信号的同时结合移动运营的GSM或者CDMA网络机站的定位信息， 就是一方面由具有AGPS的手机获取来自卫星的定位信息，而同时也要靠该手机透过中国移动的GPRS网络下载辅助的定位信息，两者相结合来完成定位。 与传统GPS(GlobalPositioningSystem全球定位系统)首次定位要2、3分钟相比AGPS的首次定位时间最快仅需几秒钟， 同时AGPS也彻底解决了普通GPS设备在室内无法获取定位信息的缺陷。 2、A－GPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000网络中使用。该技术需要在手机内增加GPS接收机模块，并改造手机天线，同时要在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。如果要提高该在室内等GPS信号屏蔽地区的定位有效性，该方案还提出需要增添类似于EOTD方案中的位测量单元（LMU）。AGPS的具体工作原理如下所示： AGPS手机首先将本身的基站地址通过网络传输到位置服务器； 位置服务器根据该手机的大概位置传输与该位置相关的GPS辅助信息（包含GPS的星历和方位俯仰角等）到手机； 该手机的AGPS模块根据辅助信息（以提升GPS信号的第一锁定时间TTFF能力）接收GPS原始信号； 手机在接收到GPS原始信号后解调信号，计算手机到卫星的伪距（伪距为受各种GPS误差影响的距离），并将有关信息通过网络传输到位置服务器； 位置服务器根据传来的GPS伪距信息和来自其他定位设备（如差分GPS基准站等）的辅助信息完成对GPS信息的处理，并估算该手机的位置； 位置服务器将该手机的位置通过网络传输到定位网关或应用平台。 AGPS解决方案的优势主要在其定位精度上。在室外等空旷地区，其精度在正常的GPS工作环境下，可达10米左右，堪称目前定位精度最高的一种定位技术。该技术的另一优点为：首次捕获GPS信号的时间一般仅需几秒，不像GPS的首次捕获时间可能要2～3分钟。 虽然AGPS技术的定位精度很高、首次捕获GPS信号时间短，但是该技术也存在着一些缺点。首先，室内定位的问题目前仍然无法圆满解决。另外，AGPS的定位实现必须通过多次网络传输（最多可达六次单向传输），这对运营商来说是被认为大量的占用了空中资源。AGPS最主要的问题是用户对于使用移动定位业务必须更换手机难以接受。而且AGPS手机比一般手机在耗电上有一定的额外负担，间接减短了手机的待机时间。除此之外，就是使用有效性问题。由于GPS系统受美国政府拥有和控制，在非常时期（如海湾战争、反恐战争等），民用GPS服务可能会受到影响，AGPS的定位业务更难以正常运作了。目前，AGPS的方案提供商主要是美国高通公司和其子公司Snaptrack公司，现在还只能用于CDMA和iDEN网络的市场，在不久的将来该定位技术还会用于GSM网络（参见高通公司2002年3月出版的GSM AGPS手机测试移动定位业务）。 总之这项技术就是在传统的GPS技术上改用GPRS线路进行数据传输，将原有GPS芯片直接找卫星改成找基站辅助，是一种更为先进的定位技术，同时，需要注意的是，不管你采用哪种网络的AGPS定位，都需要大量的数据交换，如果全凭AGPS导航，一分钟所产生的流量，足以达到数兆，甚至数十兆，才能实现目的。 在美国Sprint PCS和Verizon分别在2001年10月和2001年12月推出了基于GPSONE技术的定位业务，并且通过该技术来满足FCC对E911第二阶段的要求。其它一些美国移动运营商也在近期提供基于GPSONE技术的定位业务；在日本，KDDI于2002年12月率先推出了全国范围的基于GPSONE技术的定位业务（商业名称为“轻松导航[eznavigation]”）。在KDDI服务推出之前，日本知名的保安公司SECOM在2001年4月成功推出了第一个具备GPSONE技术，能实现追踪功能的设备。该设备也运行在KDDI的网络中。这一高精度安全和保卫服务能在任何情况下准确定位呼叫个人、物体或车辆的位置；在韩国，KTF于2002年2月利用GPSONE技术成为韩国首家在全国范围内通过移动通信网络向用户提供商用移动定位业务的公司。目前，美国、日本和韩国提供移动终端的主要制造商已推出50多款支持GPSONE技术的手机和终端。运营商也推出了多种基于定位的服务，其中包括儿童保护、个人导航应用、寻友服务、销售人员管理、资产跟踪服务等。 四、差异性： 1、 精度 GPS定位存在多种载波，P码又被称为精码，定位精度一般在30CM左右，一般为美国军方使用；C/A码又粗捕获码，定位精度稍差，一般为10米左右。 后者由于数据处理简单，对定位条件的要求低，不存在整周模糊度的问题，可以非常容易地实现实时定位，因而在民用方面得到了广泛推广。 基站定位定位精度一方面与采用的定位技术有关，另外还要取决于提供业务的外部环境，包括无线电传播环境、基站的密度和地理位置、以及定位所用设备等， 例如美国FCC推出的定位精度在50米以内的概率为67%，定位精度在150米以内的概率为95%。 2、 覆盖范围 GPS定位由于采用的是来自外太空卫星发射出的信号，信号非常微弱，因而在室内、地下室、隧道等地方，无法正常定位。 但由于全球24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行，可以保证全球任一位置可以接收到4颗卫星，提供全球范围的连续定位。 而基站定位由电信运营商架设的基站来进行定位，因而所有手机信号的地方都能够正常定位，并可在室内，地下室，隧道等地方正常定位。 但在一些偏远地区，则有可能没有或者很少基站，因而不能定位或者定位效果非常差。 3、 定位速度 GPS接收机处于冷启动时，需要接收四颗以上卫星并保持一段时间，才能正常定位，一般冷启动定位时间约为1~2分钟。即使是热启动定位，一般也需10~30秒。 而普通的基站定位一般仅需数秒即可。 4、 使用成本 GPS接收机使用的GPS卫星信号是完全免费的，因而单纯的GPS定位几乎没有使用费用。基站定位使用基于运营商的服务，因而每个月必须交纳一定的服务费。 5、 可靠性 两种定位系统都已经过长时间的实际验证，可靠性较高，但由于GPS卫星所有权归属美国政府，不排除因各种不可抗拒因素（如战争、经济等等）， 存在一定的风险。而基站定位依据我国自身技术及服务，可靠性较高。 五、： 1、GPS定位与基站定位各有优缺点，因而我们的终端可以采用GPS卫星定位加基站定位双模来实现相对精度更高、覆盖泛围更广的定位模式。 这种模式让用户的接收器在室外有卫星信号的地方采用GPS卫星定位，误差在10-50米左右，当用户进入地下停车场或者室内的无法接收到GPS卫星信号的进个，定位器就自动转换到基站模式，达到定位信号永不消失的目标。 注：1.GPS定位需要在手机GPS打开时可用，基站定位需要无线网络可用，当二者皆不可用时，可以使用TelePhoneManager来对手机进行定位。初步想法为，先判断当前可以的provider，如果gps和network都不可用，则通过TelephoneManager来定位，在这种情况下需要对celllocation进行判断(GsmCellLocation/CdmaCellLocation)。再者，由于GPS定位要求在开阔的位置，一旦在室内或者地下等情况，GPS就会失去效用，所以在GPS定位时，可以通过监听当前可用卫星的个数来判断是否用GPS定位，如果没有则用基站定位。 六、Android中手机定位的应用： 1、主要用到的类以及其作用： 1).LocationManager：该类作用为访问系统地理服务，该服务允许程序获取设备物理地址。通过getSystemService(Location_Service)获取该类的对象。 应用的主要方法： IsProviderEnabled(String provider);判断指定的provider是否可用 2).Location：通过该类可以获取经纬度等相关的位置信息。 应用的主要方法： Location.getLatitude();纬度 Location.getLongitude();经度 3).TelePhoneManager：该类提供了获取设备的电话服务的相关信息 应用的方法：TelePhoneManager.getCellLocation();//获取当前设备的位置信息 4).CellLocation:该类为抽象类，实现类分别为GsmCellLocation和CdmaCellLocation，其中对应子类中封装获取响应基站的信息。 GsmCellLocation.getLac();获取区域码 GsmCellLocation.getCid();获取基站id CdmaCellLocation.getBaseStationLatitude()获取基站纬度。 CdmaCellLocation.getBaseStationLongtitude()获取基站经度。 5).GpsStatus.Listener:GPS状态监听器：当GPS状态发生改变时用于接收通知 主要方法： OnGpsStatusChanged(int event); GPS状态类型： GPS_EVENT_STARTED GPS_EVENT_STOPPED GPS_EVENT_FIRST_FIX GPS_EVENT_SATELLITE_STATUS 在GPS_EVENT_SATELLITE_STATUS下可以对业务进行处理。 6).LocationListener：用于当位置发生变化时接收通知。 主要方法： 7).Criteria：用于选择位置的provider。 通过LocationManager.getBestProvider(Criteria criteria,Boolean enableOnly)可以获取到最为匹配的provider，其中Criteria定义了选择条件。 主要方法及常量值： ACCURACY_COARSE：低精确度，在这种情况下，无论GPS打开与否，获取到的provider都为network，而不会获取到gps。 ACCURACY_FINE：高精确度，在这种情况下，当GPS打开时，获取到的provider为gps，当其关闭时获取到的为network。