自從有人類文明開始，地圖就被發(fā)明出來，用于標(biāo)示位置信息。但是，因?yàn)榧夹g(shù)手段的落后，人們只能通過參照物來“佛系”定位。
佛系定位
后來，有了羅盤、指南針，人類的定位能力不斷進(jìn)步，定位的精度也不斷提升。
進(jìn)入現(xiàn)代之后，隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，定位技術(shù)更是突飛猛進(jìn)。我們幾乎可以丈量和定位世界的每一個(gè)角落。
用于定位的設(shè)備和技術(shù)，也逐步從航海航空、測繪救災(zāi)、軍事國防等“高大上”的領(lǐng)域，滲透到普通老百姓的生活，成為不可或缺的組成部分。例如車輛導(dǎo)航、物流跟蹤、交通管理等。
那么，大家平時(shí)使用定位服務(wù)的時(shí)候，有沒有想過這些問題：
定位是如何實(shí)現(xiàn)的？工作原理是什么？
大家都知道衛(wèi)星定位，那么，是不是只有衛(wèi)星這一種定位方式？ 如果我們在室內(nèi)，沒有衛(wèi)星信號覆蓋，是不是就徹底不能定位了？
……
今天這篇文章，就將揭曉這些問題的答案。
室外定位
定位，我們通常按使用場景，分為室內(nèi)定位和室外定位。
我們先來說說用得最多的室外定位。
1、衛(wèi)星定位
目前最主流的室外定位方式，剛才我們已經(jīng)提到了，就是衛(wèi)星定位。
衛(wèi)星定位
衛(wèi)星定位，是利用人造地球衛(wèi)星進(jìn)行點(diǎn)位測量的技術(shù)，也是目前使用最為廣泛、最受用戶歡迎的定位技術(shù)。它的特點(diǎn)非常突出，就是精度高、速度快、使用成本低。
但是，目前世界上只有少數(shù)國家，具備建設(shè)和維護(hù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)的能力。
大家所熟知的，包括：美國的GPS，中國的北斗（BDS）、歐洲的伽利略（Galileo）、俄羅斯的格洛納斯（GLONASS）。此外，還有日本的準(zhǔn)天頂系統(tǒng)（QZSS）和印度的IRNSS。
我們就拿使用最為廣泛的美國GPS系統(tǒng)來說吧。
GPS，英文全名是Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)。它起始于1958年美國軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964年投入使用，1994年徹底布設(shè)完成。GPS系統(tǒng)的主要建設(shè)目的，是為陸海空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)搜集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的。該系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星構(gòu)成，其中21顆為工作衛(wèi)星，還有3顆是在軌備用衛(wèi)星。它們共同組成了GPS衛(wèi)星星座。24顆衛(wèi)星距地高度為20200km，運(yùn)行周期為11小時(shí)58分（恒星時(shí)12小時(shí)），均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)。正常情況下，在地球表面上任何地點(diǎn)任何時(shí)刻，平均可同時(shí)觀測到6顆GPS衛(wèi)星，最多可達(dá)10顆衛(wèi)星。
除了天上的衛(wèi)星之外，當(dāng)然還需要地面的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行配合和監(jiān)測，也就是地面監(jiān)控系統(tǒng)。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)控站。
GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理，是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。
我們的定位設(shè)備，比如手機(jī)，內(nèi)置了GPS模塊和天線，相當(dāng)于接收機(jī)，負(fù)責(zé)GPS數(shù)據(jù)的接收和處理。
這些數(shù)據(jù)被手機(jī)操作系統(tǒng)或APP應(yīng)用軟件（例如百度地圖）調(diào)用，起到精確定位的目的。
小提示：大家如果有興趣的話，可以安裝類似“GPS雷達(dá)”這樣的APP，隨時(shí)查看自己的手機(jī)現(xiàn)在能搜到哪幾顆定位衛(wèi)星：
GPS雷達(dá)
隨便掃了一下，頭上的衛(wèi)星還真不少啊
衛(wèi)星定位這個(gè)東西，涉及到國家安全，當(dāng)然不能完全依賴于國外。所以，盡管GPS系統(tǒng)非常成熟，我們國家還是開發(fā)了北斗系統(tǒng)。
彈道導(dǎo)彈，總不能用人家老美的衛(wèi)星來定位吧？
截至目前，我們的北斗系統(tǒng)已經(jīng)具備商用能力，配合基準(zhǔn)站，能給客戶提供精確到10米的定位服務(wù)，和GPS不相上下。
同時(shí)，北斗也彌補(bǔ)了GPS的不足，具備短報(bào)文能力（GPS衛(wèi)星是單向廣播的，不具備雙向通信能力，功能略顯單一）。
對于GPS這樣的衛(wèi)星定位系統(tǒng)來說，影響定位精度的因素主要來自兩個(gè)方面，一個(gè)是大氣層中的電離層（電離層在太陽光的照射下充滿了離子和電子，對GPS信號這種電磁波的影響嚴(yán)重），還有一個(gè)是多徑效應(yīng)（以前介紹通信基礎(chǔ)的時(shí)候講過，因?yàn)榻ㄖ扔绊懀鄙湫盘柡头瓷湫盘柕诌_(dá)的時(shí)間不同，造成信號干擾）。
不過總的來說，如果天氣OK，GPS的定位精度都不會(huì)太差。
2、基站定位
好了，說完了衛(wèi)星定位，再來看看地面定位。
說到地面定位，大家首先想到了什么？哈哈，是不是雷達(dá)？確實(shí)，雷達(dá)作為一項(xiàng)搜索定位技術(shù)，廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。但是，畢竟普通手機(jī)數(shù)量非常龐大，加之生活場所障礙物非常復(fù)雜，不管從技術(shù)角度，還是成本角度，都不適合采用雷達(dá)進(jìn)行定位。
那我們采用什么方式呢？
其實(shí)可以用的方法很多，最常用的，是基站定位，也就是常說的LBS，Location Based Service（基于位置服務(wù)）。
基站定位的原理和雷達(dá)有相似之處。雷達(dá)定位大家都知道，就是發(fā)射雷達(dá)波，根據(jù)目標(biāo)的反射，進(jìn)行空間位置測算。
基站定位的話，基站就相當(dāng)于是一個(gè)“雷達(dá)”。
通常，在城市中，我們都會(huì)處于多個(gè)基站的信號覆蓋之下。定位設(shè)備會(huì)對不同基站的下行導(dǎo)頻信號進(jìn)行“測量”，得到各個(gè)基站的信號TOA（到達(dá)時(shí)刻）或TDOA（到達(dá)時(shí)間差）。根據(jù)這個(gè)測量結(jié)果，結(jié)合基站的坐標(biāo)，就能夠計(jì)算出定位設(shè)備所處的坐標(biāo)值。
畫個(gè)圖，一看就明白了：
基站定位的精度并不高，誤差大概從100米到上千米。主要誤差原因，是來自基站的位置和密度。簡而言之，基站數(shù)量越多，密度越高，定位精度也就越高。基站和定位設(shè)備之間的障礙物越少，定位精度也會(huì)有所提升。
通常農(nóng)村地區(qū)的基站定位精度低，是因?yàn)檗r(nóng)村基站少，盲區(qū)多，有時(shí)候只有一個(gè)站的信號，當(dāng)然無法精確定位了。
這是因?yàn)椋粋€(gè)站可以定位一個(gè)圈，無法定位一個(gè)點(diǎn)
3、Wi-Fi定位
除了基站定位之外，還有一個(gè)大家可能比較陌生的地面定位方式，就是Wi-Fi定位。
也許你會(huì)認(rèn)為，我所說的Wi-Fi定位，就是IP地位定位。其實(shí)并不是哦！
大家都知道，每個(gè)人上網(wǎng)，都會(huì)有一個(gè)公網(wǎng)IP地址。這些IP地位，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中都是有注冊的，例如屬于南京電信或上海聯(lián)通，之類的。
WiFi定位
IP地址確實(shí)可以大致追蹤到你的位置（運(yùn)營商可以查得更準(zhǔn)確），但是，這種定位也有局限性。一方面，現(xiàn)在很多運(yùn)營商都采用NAT技術(shù)，不一定會(huì)給每個(gè)用戶分配公網(wǎng)地址，另一方面， IP地址很容易欺騙，我如果搞一個(gè)代理地址，你看到的IP，可能是美國的。
我所說的Wi-Fi定位，和上面的IP地址定位完全不同，是根據(jù)Wi-Fi路由器MAC地址進(jìn)行定位。
每一個(gè)無線AP（Wi-Fi路由器）都有一個(gè)全球唯一的MAC地址，并且一般來說，無線AP在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)移動(dòng)。
在開啟Wi-Fi的情況下，采集設(shè)備（例如手機(jī)）可以搜到這個(gè)無線AP的信號，并且獲取它的MAC地址和信號強(qiáng)度信息。
采集裝置將這些信息上傳到服務(wù)器，經(jīng)過服務(wù)器的計(jì)算，保存為“MAC-經(jīng)緯度”的映射。當(dāng)采集的信息足夠多，就在服務(wù)器上建立了一張巨大的Wi-Fi信息數(shù)據(jù)庫。
當(dāng)一個(gè)設(shè)備處在這樣的網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，可以將收集到的這些能夠標(biāo)示AP的數(shù)據(jù)發(fā)送到位置服務(wù)器，服務(wù)器檢索出每一個(gè)AP的地理位置，并結(jié)合每個(gè)信號的強(qiáng)弱程度，計(jì)算出設(shè)備的地理位置并返回到用戶設(shè)備，其計(jì)算方式和基站定位位置計(jì)算方式相似，也是利用三點(diǎn)定位或多點(diǎn)定位技術(shù)。
WiFi定位
和基站定位一樣，Wi-Fi定位在AP密集的地方有很好的效果。如果AP很少，那也很難定位準(zhǔn)確。
總的來說，Wi-Fi這種定位方式的執(zhí)行難度比較大，可用性和準(zhǔn)確性也不高。所以，主要還是一種輔助性質(zhì)的定位手段。
4、A-GPS定位
說到輔助，我們就要說到A-GPS了。
A-GPS，Assisted GPS，輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。從名字就可以看出來，這是GPS的一個(gè)增強(qiáng)功能。
這個(gè)技術(shù)，就是將GPS定位和基站定位兩種技術(shù)相結(jié)合。
定位設(shè)備通過基站大致定位自己的位置，然后把位置告訴AGPS服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)這個(gè)位置信息，將此時(shí)經(jīng)過你頭頂?shù)男l(wèi)星參數(shù)（哪幾顆、頻率、位置、仰角等信息）反饋給你的設(shè)備，你設(shè)備的GPS就可以快速搜索衛(wèi)星。
采用A-GPS的話，設(shè)備搜星速度大大提高，幾秒鐘就可以定位。
以上，就是常用的室外定位技術(shù)。
其實(shí)，說實(shí)話，最靠譜的方式，還是衛(wèi)星定位。大家經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)自己被定位到河里去，多半都是因?yàn)樾l(wèi)星沒信號，然后被基站定位和Wi-Fi定位給坑了。
室內(nèi)定位
事實(shí)上，像GPS這樣的定位技術(shù)，雖然精度高，但是有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是無法穿透建筑物，不能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。
但是，人們對室內(nèi)定位是有強(qiáng)烈需求的。例如地下車庫，人們經(jīng)常會(huì)忘記自己的車停在哪里。此外，在大型商場人流較多，找人會(huì)存在困難，小孩走失的話，也會(huì)需要定位。
地下車庫，非常考驗(yàn)一個(gè)人的方向感
在工業(yè)方面，也有定位需求，例如廠房內(nèi)的生產(chǎn)線跟蹤，資產(chǎn)管理等。對于這種室內(nèi)定位需求，我們應(yīng)該采用什么樣的定位手段呢？
其實(shí)，任何一種通信技術(shù)，本身都會(huì)帶有定位功能。就像我們剛才說的基站定位和Wi-Fi定位，本身都是通信技術(shù)，但是通過測量時(shí)間差，都能夠進(jìn)行位置測量。
所以，短距離通信技術(shù)有哪些，室內(nèi)定位技術(shù)，就有哪些。
例如，藍(lán)牙定位、紅外定位、RFID射頻定位、超聲波定位、Zigbee定位、UMB定位，全部都屬于室內(nèi)定位技術(shù)。Wi-Fi定位，其實(shí)也一樣適用于室內(nèi)。
我們簡單介紹幾個(gè)比較典型的吧。
1、藍(lán)牙定位
藍(lán)牙，大家都很熟悉，是一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù)。
藍(lán)牙定位，就是通過在指定區(qū)域安裝信標(biāo)（可以發(fā)出藍(lán)牙信號），實(shí)現(xiàn)精確定位。這些比手機(jī)要小的信標(biāo)，每隔幾米放置一個(gè)，能夠與所有裝有藍(lán)牙模塊的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行通信。
藍(lán)牙定位的優(yōu)點(diǎn)，是設(shè)備體積小、短距離、低功耗，容易集成在手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備中。只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開啟，就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行定位。
說到藍(lán)牙定位，就要提一下iBeacon，這是蘋果公司2013年推出的一種低功耗精準(zhǔn)微定位服務(wù)。它比以往普通藍(lán)牙技術(shù)傳輸距離更遠(yuǎn)，精度更高。
2、UWB超寬帶
超寬帶（UWB）定位技術(shù)利用事先布置好的已知位置的錨節(jié)點(diǎn)和橋節(jié)點(diǎn)，與新加入的盲節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，并利用三角定位或者“指紋”定位方式來確定位置。
超寬帶通信不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，因此具有GHz量級的帶寬。
由于UWB技術(shù)具有穿透力強(qiáng)、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)，前景也是相當(dāng)廣闊。
限于篇幅，其它幾種室內(nèi)定位技術(shù)，就不一一介紹啦。
需要提一句的是，像GPS定位、基站定位這樣的方式，搭建系統(tǒng)有很高的門檻，不管是技術(shù)，還是資金，都不是一般企業(yè)能夠承受的。但是，室內(nèi)定位技術(shù)完全不同，它并不需要很大的投資，而且技術(shù)難度也小得多，所以，現(xiàn)在很多公司都在研究，也做出了不少成熟產(chǎn)品。這一塊的市場前景，還是非常廣闊的。
好啦，以上，就是德寶GPS定位器廠家對常用定位技術(shù)的介紹。
最后，我要提醒一下大家： 大家一定要保護(hù)自己的位置數(shù)據(jù)，千萬不要隨意授權(quán)不靠譜的APP獲得你的位置信息，以免帶來生命危險(xiǎn)。
