手机定位原理 - GPS/GLONASS/北斗 + WIFI + 基站

卫星定位系统 - GPS/GLONASS/北斗：

关于GPS、GLONASS、北斗、伽利略系统的科普请自行谷歌。

GPS是使用最广泛的全球定位网络，几乎是所有智能手机的标配。进几年，俄罗斯的GLONASS定位功能也逐步加入智能手机芯片，与GPS组成双定位系统，定位速度大幅提升。中国自主研发的北斗导航系统，也开始出现在部分高端机型。至于欧洲的伽利略系统，目前还没有见到有哪部手机支持。

卫星定位系统的优点在于精度高，误差一般在15米以内。GPS芯片会接收天空中多颗卫星的同步信号，然后根据信号的相位差，计算出具体的经纬度。保持多颗卫星信号同步，将误差控制在纳秒级以下，是GPS核心技术之一。

下图是Android平台的著名GPS应用GPSTestPlus截图，可以看到本机支持GPS和GLONASS双定位系统（圆点为GPS卫星，三角形为GLONASS卫星），以及定位卫星在天球上的投影。

WIFI定位：

路由器默认都会进行SSID广播（除非用户手动配置关闭该功能），在广播帧包含了该路由器的MAC地址。此时需要采集装置进行MAC信息采集和信号强度信息采集，并上传到服务器，经过服务器的计算，保存为“MAC-经纬度”的映射。例如谷歌的街景采集车，曾经因隐私问题在德国被定性为非法。在国内，通过用户智能手机应用的后门功能采集，则是数据公司获取“MAC-经纬度”映射信息的主要途径。一般情况下，用户周边会有多个WIFI信号源，此时手机会默默地解析出所有WIFI的MAC地址，如果某些WIFI的信息在数据库中已经存在，则可以根据信号强度，推导出未知WIFI的经纬度。如果没有已知WIFI，而手机碰巧开着GPS，则也能完成数据采集。用户在不知情的情况下为地图公司搜集了所有的数据。可以想象，这样的数据量是非常庞大的。

基站定位：

基站数量远少于WIFI，且基站都有公开的位置数据，因此采集工作相对简单。

多种定位途径的精确度：

卫星定位系统  > WIFI  > 基站（蜂窝网络）。因此优先级也是卫星定位系统最高。

以Android设备为例，如果用户未关闭GPS功能，则优先使用GPS，从GPS模块读取时钟校准、经纬度等数据。如果同时还开着WIFI和基站，则会同时采用WIFI和基站辅助定位，减少GPS芯片的计算步骤，提高定位速度，这就是A-GPS。

如果关闭GPS，而WIFI模块保持开启，手机会读取周边所有WIFI信号的MAC地址和信号强度，并上传至某公司（通常是地图供应商）的服务器，服务器查询并计算后会返回经纬度。WIFI的覆盖范围一般只在50米内，因此定位精度非常接近卫星定位系统。

如果WIFI模块也关闭了，那么只有通过基站（蜂窝网络）了。此时手机会接收到基站的小区ID，上传至服务器查询，服务器同样返回经纬度。但此时精度较差，误差一般在100以上，毕竟基站的覆盖范围也是很大的，仅凭信号强度是难以计算出精确位置的。

需要注意的是，WIFI方式和基站方式，都需要联网，要不你怎么和服务器联系？但是WIFI模块打开后，即可进行WIFI扫描和信息采集，不必连接到某一AP上，基站也是一样，不必打开蜂窝网络。因为向服务器发起查询请求，既可走蜂窝数据流量，也可走WIFI流量。

苹果系统中，用户无法控制GPS模块的开启和关闭，因此定位途径会根据状况自行决定。室内会自动使用WIFI或者基站。