定位根据使用环境分为室外定位和室内定位两种,其中室外定位主要是靠GNSS模块接收GPS/BDS/GLONASS/GALILEO/QZSS/IRNSS等全球卫星定位系统和区域卫星定位系统的卫星信号,并通过NMEA0183协议,模块串口输出位置信息,继而实现定位。
1、GPS定位
GPS定位是最常见的,它信号好、定位精度高、使用范围广,几乎所有需要定位的设备都会优先使用GPS定位。缺点是,不能信号透过金属和钢筋水泥混合物,因而不能在室内如地下停车场、高桥下、密集的楼房下使用。而且GPS在首次启动定位时,搜星速度慢,大约需要2~3分钟,不过现在这个缺陷也得到很好的解决了,很多内置GPS模块的GPS定位的设备都有AGPS或EPO辅助定位功能,帮助在搜星时快速定位位置,一般只需要几秒就搞定了,有的甚至实现秒定定位了。
2、北斗定位
北斗定位,众所周知,北斗是我国全力发展的可以跟GPS定位抗衡的卫星定位方式,定位原理跟GPS是一样的,都是根据天上的卫星来确定当前的位置的。虽然原理都一样吧,但是目前在定位精度、使用范围上还是有一定的差距,现在还是主要用于军事上,民用范围还在大力推广,民用范围定位精度几米到几十米都有,北斗模块的定位芯片价格相较GPS模块要高,在一些偏远山村,偏僻的地方可能会没有信号。
目前GPS卫星定位系统覆盖的是全球范围,能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗),而北斗现在仅对东南亚实现了全覆盖,计划在2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。
室内定位则主要是依靠无线通信技术,比如WiFi技术,蓝牙技术,UWB技术等。
WiFi定位
WiFi定位,WiFi定位其实是室内定位方式的一种,但随着WiFi在室外的大范围覆盖,它也渐渐在室外定位技术上得到很好的应用。wifi定位的原理,这里就不细讲了,技术上的东西说深了其实更难理解,我们只要知道,一般情况下,wifi热点(也就是AP,或者无线路由器)的位置都是固定的,热点只要通电,不管它怎么加密的,都一定会向周围发射信号,只需设备能够扫到wifi,不需要连接wifi,定位端就能把检测到的热点的信息发送给服务器,服务器根据这些信息,查询、运算,就能知道客户端的具体位置了。WiFi定位的精度也是很高的,缺点是客户端必须能上网,而且附近必须有WiFi热点才行,离开大城市,这个功能就很难用到了。
蓝牙定位
蓝牙定位:蓝牙定位基于RSSI(Received Signal Strength Indication,信号场强指示)定位原理。蓝牙室内技术是利用在室内安装的若干个蓝牙局域网接入点,把网络维持成基于多用户的基础网络连接模式,并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网的主设备,然后通过测量信号强度获得用户的位置信息。根据定位端的不同,蓝牙定位方式分为网络侧定位和终端侧定位。
UWB定位
UWB定位:超宽带(UWB)定位技术是一种全新的、与传统通信定位技术有极大差异的新技术。它利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点,与新加入的盲节点进行通讯,并利用TDOA定位算法,通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。
GIS是地理信息系统(Geographic Information System);
RS是遥感(Remote Sensing)
RFID是射频识别(Radio Frequency IDentification)
GPS是全球定位系统,GPS卫星的分布使得在全球的任何地方,任何时间都可观测到四颗以上的卫星,并能保持良好定位解析精度。根据“三角测量”原理,GPS信号接收机可以输出地面任何地点的位置信息。现在这些位置信息已经广泛地用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、地壳运动监测、工程变形监测、精细农业、个人旅游及野外探险、紧急救生、和车辆、飞机、轮船的导航与定位等各个领域。现在比较多的包括DGPS、AGPS等,DGPS是指差分GPS,AGPS呢是指网络辅助GPS,现在大家熟知的手机GPS定位服务等都是利用的在这个技术。
GIS是指地理信息系统,这个概念比较广泛,现在我们所接触到的所有事物都可以通过和GIS有关联,比如大家出行,再出门前,你可能会问朋友那条路怎么走,怎么转车什么的,朋友给你提供几条线路,你就要通过地图或者常识去判断选择,这就是最短路径最具体的体现。包含了所有行业事物,使其在公众和个人业务中解释事件、预测结果、战略规划等等。这些都是GIS在应用到各行业的基础体现。
RS是指用间接的手段来获取目标物状态信息的方法。遥感一般有三个要素,目标物(object),传感器(sensor),和测量方法(retrieval method)。简单地说,用你的眼睛看五彩缤纷的世界就是一个遥感过程。在这里,花草树木是目标物,你的眼睛是传感器,红绿蓝等不同颜色对视网膜会有不同刺激,这背后隐藏的生物物理原理则是测量方法。根据遥感平台(platforms)分类, 遥感可分为机载遥感(airborne)、星载遥感(satellite-borne)和地面遥感(ground remote sensing),其中机载遥感是飞机携带传感器(包括CCD相机等)对地面的观测,星载遥感是指传感器被放置在大气层外的卫星上,地面遥感是利用雷达等地面遥感器进行的。根据传感器感知光谱范围的不同,遥感又可分为可见光-近红外遥感(Vis-NIR remote sensing),红外遥感(Infrared remote sensing)及微波遥感(Microwave remote sensing)等
RFID又称电子标签、无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
其实这几种技术的结合就是组建物联网的几项基本技术。
RS是信息采集(提取)的主力;GPS是对遥感图像(像片)及从中提取的信息进行定位,赋予坐标,使其能和"电子地图"进行套合;GIS是信息的"大管家"将网络内固定信息载入。通过以上3S组建地理信息网,RFID将活动物体识别并载入信息网络内。全球定位系统(GPS)是20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。
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,iOS设备都可以使用哪些方式进行定位
最早期的iPhone只支持手机基站定位,之后通过iOS软件升级引入了WIFI定位,而从iPhone3G开始,
iPhone手机就通过内置GPS处理芯片,支持GPS卫星定位(准确地说,应该是AGPS,即:辅助GPS)从iPhone
4开始,GPS换用了精确度更高,耗电更少的,灵敏度更高的芯片,而从iPhone4s和newiPad
3G版开始,增加了支持俄罗斯GLONASS卫星定位系统的支持。
下面详细列举了所有的设备和支持定位的情况:
定位模式有3种:
1、卫星定位
(1)GPS卫星定位:iPhone3G/3GS/4/5,3G/4G版的iPad支持
(2)GLONASS卫星定位:iPhone4/5,3G/4G版的iPad3/4/Mini支持
2、手机基站定位
同11GPS卫星定位,即iPhone3G/3GS/4/5,3G/4G版的iPad支持
3、WIFI定位
所有iOS设备,包括Mac电脑也支持。
下面分别介绍下三种定位方式以及苹果在iOS系统中对其的优化:
手机基站定位:
原理:
每个手机基站都有一个标识符,iPhone或3G
iPad可以搜集周围所有收到信号的基站和它们的标识符,通过联网发送到苹果云端服务器,再由服务器根据这些基站的的位置信息查询并计算出当前位置,然后返回给手机。因为基站信号辐射范围大,所以误差也大,在500米~
几公里
特点:定位速度最快,耗电最少,误差几百上千米
iOS优化:
无网基站定位:
传统的基站定位需要连接云端服务器,产生网络流量,iOS4对其进行了优化,可以在没有网络连接时支持无网定位,因为苹果预先已经将一些重要基站(几十公里选一个)提前存储在iOS系统中,在无网情况下,不用上网也能通过这些本地基站信息定位到用户位置,但这个误差范围更大,在10公里到50公里。
无网基站定位的前提是:您的手机能接受到内置在手机中的那些“重要基站”的信号,不一定是您手机所属运营商,只要能收到信号就可以了。
WIFI定位:
原理和基站定位原理差不多,iOS设备(或者Mac电脑)通过无线网卡手机周围所有的WIFI热点(不需要连接上,只需要有信号就行),获得它们的MAC地址,然后到苹果云端服务器查询这个热点是否已经登记,登记的话它的位置是多少,最后通过计算(多个热点折中)得到当前位置并返回给用户。只要收到手机信号的地方都可以基站定位,所以室内室外一样。
特点:WIFI定位速度、耗电和精度都介于基站和GPS之间,精度大概在几十米。(注意,WIFI定位的支持范围没有基站定位广,但是苹果的云端服务器一直在不断增加新的热点信息,使得热点定位支持的地区越来越多)
iOS优化:无网WIFI定位:
传统的WIFI定位需要网络,但是iOS对其进行了优化,可以实现无网WIFI定位。原理时iOS设备在您有网络连接时,会大致定位出您的位置,并自动下载您所在地区周围(几个街区宽度或者更多)所有的WIFI热点的信息到本地。之后,当您在周围行走并WIFI定位的时候,即使没有网络,iOS照样可以利用之前下载的WIFI热点信息定位出您的位置。
这也是为什么有人号称WIFI无网可定位的原因,但注意:无网WIFI定位的前提是您在这个区域附近曾经成功上过网,如果初次到一个陌生的地方,是无法定位的哦。
关于自动下载的热点个数和范围,这个是苹果根据当地热点的密度动态决定的,当地热点很多时(如市中心),可能只下载几条街道范围的所有热点,当地热点密度很小时(例如海滨城市),可能会下载整个城市的所有热点。
GPS定位:
(GLONASS原理与此类似,不做额外介绍)
原理
这个是美国军方搞的,军民两用,
但仍然完全受军方控制(比如可以随时随地设置某个地区收到的信号与否及其精度),其原理就是:利用天上的卫星(共24颗)不断地广播信号,
地面的GPS接收设备收到信号后,通过分析多个卫星信号,就可以计算出地球坐标,GPS保证全球任何一个地方(98%)都可以同时收到至少4个卫星的信号,
从而可以准确确定您的经纬度以及海拔位置GPS定位精度可达10米以内,不过这是美国军方控制的,战争时期可能变的不稳定或者误报(不过我国也有自己的系统,
北斗系统,目前已经亚洲的覆盖,
还在推广中)卫星定位必须要能收到卫星信号,因为卫星信号都是很微弱的,虽然iPhone4开始提升了GPS硬件的灵敏度,但仍然需要在窗户旁,或者户外使用,才能确保卫星信号的强度和稳定性。与基站定位和WIFI定位相比,GPS耗电最大,速度最慢,但是精度最高。
而iPhone的GPS与纯粹的GPS定位不同,
称为A-GPS,即辅助GPS(比GPS更优,不过GPS也分芯片和性能的,不是说所有的AGPS比所有的GPS都好)因为GPS定位中最耗时、最耗电的就是获取当前天上的卫星信息,哪些卫星可见、在什么位置、时钟是多少等等,这个过程可能花费数十秒甚至几分钟,而AGPS就是利用网络,首先将基站定位或者WIFI定位获得的大概位置发到远程服务器,有服务器进行查询和计算,得出这个位置下当前卫星信息,反馈给iOS设备,iOS设备就可以直接用这些信息来接受卫星信号,不用自己去扫描分析了。这样可以极大提高定位速度,将初次定位时间缩短到1~2秒完成。
A-GPS优点是定位快,缺点是需要网络,但也只是在初次定位时需要网络,因为一旦卫星信息返回,在有限时间和范围内,这些信息无须改变,之后的GPS定位就不再需要联网,都是直接用这些卫星参数接受信息了。
在iOS设备上,上述定位方式会综合应用,一般地,可能先按照最快的“无网基站定位”返回一个位置,当有网络连接时,在用有网基站定位更新位置,然后,利用AGPS上网查询卫星星图,最后,在能收到GPS信号的情况下,转为使用GPS定位。
根据当前信号情况和网络环境,iOS可能在上述方式之间反复迭代,不一定一致特定步骤或者方式,而且随着iOS升级,定位顺序和规则可能改变。
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