手机定位大家都不陌生。想知道附近有什么好吃的好玩的?打开手机搜“附近”,轻松搞定;想告诉对方自己在哪儿又描述不清楚?打开微信发送“位置”,实时位置一目了然。那手机是如何定位的呢?
1. 数学原理回顾
在了解手机定位的原理之前,我们先来回顾一下以前学过的数学知识。
如果有一个未知数X,那么有一个方程,我们就可以求解;如果有两个未知数X、Y,那么有两个方程组成的方程组,我们就可以求解;如果有三个未知数X、Y和Z,那么有三个方程组成的方程组,我们同样可以求解。所以,如果我们已知三个点A、B、C的位置坐标,并且知道第四个点D分别据A、B、C三个点的距离,我们就可以得出D的位置坐标(x,y,z)。
2. GPS定位
接下来,我们来了解手机的定位技术。
提到手机定位必然要提到GPS技术,GPS是美国建立的一个全球卫星导航定位系统,共有24颗GPS卫星,分布在绕地球的6个不同轨道上,在地球的任何地方任何时间都可以同时观测到4颗以上的GPS卫星,保障了导航定位服务的实时、全天候和全球性。
GPS卫星在不断地发射导航电文,手机里内置的GPS模块,可以接收导航电文,通过导航电文我们可以获得卫星发射该导航电文时的时间和位置坐标。手机接收到该信号与卫星发射该信号时的时间差乘以光速,就可以得到该卫星与手机之间的距离。由于手机接收范围内有多颗卫星在发射信号,因此我们能得到多颗卫星的位置坐标,以及这些卫星和用户手机之间的距离。根据上面提到的数学知识,原则上通过其中3颗卫星的坐标和距离,我们就可以求解得出用户手机的位置坐标。
不过,由于卫星定位系统计时采用的是精度更高的原子钟,和我们手机系统的时间会有一定的偏差,因此在通过时间差乘以光速计算卫星与手机之间的距离时,必须要考虑到这个偏差的影响,因此又多了一个未知数:卫星时间与手机时间之间的偏差。根据数学知识,这时我们只要再多一个方程,就可以求解出位置坐标以及这个时间偏差。即同时得到4颗卫星的位置坐标以及距我们手机之间的距离,就可以知道自己的位置坐标。GPS卫星的分布保证我们的手机在任何一个点都可以同时接收到4颗以上的卫星信号,因此我们就可以随时获取自己的位置信息了。
3. 基站定位
这时可能有人要问了,电视剧中经常看到犯罪嫌疑人将手机卡扔进马桶的镜头,难道手机卡也可以定位吗?
答案是肯定的,这就涉及到了另一种定位技术——基站定位。由于基站的位置是固定的,通过获取当前手机卡接入的基站信息,就可以得到一个大概的位置。当手机信号接收范围内的基站数量越多,分布越密集,能够获取到的位置信息也就越准确。但是由于基站定位时,信号很容易受到干扰,所以定位精度比较低,但优点是定位速度快,所以一般会与GPS结合使用,定位导航既快又准。
那是不是把手机卡扔掉就可以防止被警察定位了呢?——未必。每一部手机都有一个唯一的IMEI(International Mobile Equipment Identity)码,俗称“手机串号”,手机卡插进手机里激活后,会读取手机的IMEI码,用户手机卡在与基站进行通讯时,基站也能通过手机卡获取用户手机的IMEI码,这样即便将手机卡扔掉,等你再换用新的手机卡时,新的手机卡再次与IMEI码绑定后,就可以通过IMEI码获取新手机卡信息,继续定位你的手机。此外,手机供应商还可以通过IMEI码直接获知手机的方位,虽然一般情况下供应商不会这么做,但在特殊情况下,国家安全部门还是有权利对IMEI码进行管理的。所以,千万不要干坏事,警察叔叔会想方设法找到你。
GPS定位和基站定位是最常用的两种定位技术,除此之外还有WIFI定位、蓝牙定位等,一般情况下手机会结合多种定位技术,从而更加快速、准确地获取位置信息,而手机上的各类应用通过调用已获取的位置信息,就可以根据你的位置提供各种服务了。