關(guān)于iOS定位的原理和使用

轉(zhuǎn)載出處:http://blog.csdn.net/doubleuto/article/details/40080533

看到很多網(wǎng)友討論iOS設(shè)備定位的問題志鞍,這里將我們所了解的關(guān)于iPhone、iPad方仿、iPod等的定位原理做詳細(xì)的介紹固棚,希望能為大家增加知識,減少誤區(qū)仙蚜,更好地使用iOS設(shè)備此洲。

介紹之前,先聲明一下關(guān)于地圖加加的“偏移修正”功能委粉,地圖加加可以對齊中國地區(qū)(地點呜师、線路和照片的)坐標(biāo)和中國地圖之間的偏移,這個是我國測繪法規(guī)要求的一個數(shù)學(xué)意義的偏移贾节,每個地方的偏移是固定的汁汗,法定的,和當(dāng)前定位的方式栗涂、定位的精度與準(zhǔn)確度沒有任何關(guān)系知牌。即地圖加加只對齊偏移,并不能提升斤程、降低或者改變iOS定位的速度角寸、精度和規(guī)則,也沒有任何App可以做到或者說允許去做忿墅。

下文所有的定位誤差扁藕、定位偏移、定位精度等描述都是針對iOS定位硬件而言疚脐,和地圖加加或者任何一個app無關(guān)纹磺, 也適合iOS上所有的地圖App的定位邏輯,包括蘋果自帶的地圖app亮曹。

內(nèi)容很長, 但是鑒于打字比看貼更辛苦, 大家就體諒一下, 鼓起勇氣, 慢慢看噢. (轉(zhuǎn)載請注明出處及秒酷-地圖加加 官方論壇和網(wǎng)址.)


iOS設(shè)備都可以使用哪些方式進(jìn)行定位?
最早期的iPhone只支持 手機(jī)基站定位, 之后通過iOS軟件升級引入了 WIFI定位, 而從iPhone 3G開始, iPhone手機(jī)就通過內(nèi)置GPS處理芯片, 支持 GPS衛(wèi)星定位 (準(zhǔn)確地說, 應(yīng)該是AGPS, 即:輔助GPS). 從iPhone 4開始橄杨,GPS換用了精確度更高,耗電更少的照卦,靈敏度更高的芯片式矫,而從iPhone4s和new iPad 3G版開始,增加了支持俄羅斯GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的支持役耕。

下面詳細(xì)列舉了所有的設(shè)備和支持定位的情況:

定位模式有3種:
1采转、衛(wèi)星定位
(1)GPS衛(wèi)星定位:iPhone 3G/3GS/4/5,3G/4G版的iPad 支持
(2)GLONASS衛(wèi)星定位:iPhone 4/5,3G/4G版的iPad 3/4/Mini 支持
2故慈、手機(jī)基站定位
同1.1GPS衛(wèi)星定位板熊,即iPhone 3G/3GS/4/5,3G/4G版的iPad 支持
3察绷、WIFI定位
所有iOS設(shè)備干签,包括Mac電腦也支持。

下面分別介紹下三種定位方式以及蘋果在iOS系統(tǒng)中對其的優(yōu)化:

手機(jī)基站定位:

原理:
每個手機(jī)基站都有一個標(biāo)識符拆撼,iPhone或3G iPad可以搜集周圍所有收到信號的基站和它們的標(biāo)識符容劳,通過聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到蘋果云端服務(wù)器,再由服務(wù)器根據(jù)這些基站的的位置信息查詢并計算出當(dāng)前位置闸度,然后返回給手機(jī)竭贩。因為基站信號輻射范圍大,所以誤差也大莺禁,在500米 ~ 幾公里.

特點:定位速度最快, 耗電最少留量,誤差幾百上千米.

iOS優(yōu)化:
無網(wǎng)基站定位:
傳統(tǒng)的基站定位需要連接云端服務(wù)器,產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量哟冬,iOS 4對其進(jìn)行了優(yōu)化楼熄,可以在沒有網(wǎng)絡(luò)連接時支持無網(wǎng)定位,因為蘋果預(yù)先已經(jīng)將一些重要基站(幾十公里選一個)提前存儲在iOS系統(tǒng)中柒傻,在無網(wǎng)情況下孝赫,不用上網(wǎng)也能通過這些本地基站信息定位到用戶位置,但這個誤差范圍更大红符,在10公里到50公里青柄。
無網(wǎng)基站定位的前提是:您的手機(jī)能接受到內(nèi)置在手機(jī)中的那些“重要基站”的信號,不一定是您手機(jī)所屬運營商预侯,只要能收到信號就可以了致开。

下圖為iOS 4支持的全球無網(wǎng)絡(luò)連接基站定位的基站:

WIFI定位:

原理
和基站定位原理差不多, iOS設(shè)備(或者M(jìn)ac電腦)通過無線網(wǎng)卡手機(jī)周圍所有的WIFI熱點(不需要連接上,只需要有信號就行)萎馅,獲得它們的MAC地址双戳,然后到蘋果云端服務(wù)器查詢這個熱點是否已經(jīng)登記,登記的話它的位置是多少糜芳,最后通過計算(多個熱點折中)得到當(dāng)前位置并返回給用戶飒货。只要收到手機(jī)信號的地方都可以基站定位,所以室內(nèi)室外一樣峭竣。

特點:WIFI定位速度塘辅、耗電和精度都介于基站和GPS之間,精度大概在幾十米皆撩。(注意扣墩,WIFI定位的支持范圍沒有基站定位廣,但是蘋果的云端服務(wù)器一直在不斷增加新的熱點信息,使得熱點定位支持的地區(qū)越來越多)

下圖是iOS 4所有支持WIFI定位的地區(qū):

iOS優(yōu)化:
無網(wǎng)WIFI定位:
傳統(tǒng)的WIFI定位需要網(wǎng)絡(luò)呻惕,但是iOS對其進(jìn)行了優(yōu)化荆责,可以實現(xiàn)無網(wǎng)WIFI定位。原理時iOS設(shè)備在您有網(wǎng)絡(luò)連接時亚脆,會大致定位出您的位置做院,并自動下載您所在地區(qū)周圍(幾個街區(qū)寬度或者更多)所有的WIFI熱點的信息到本地。之后型酥,當(dāng)您在周圍行走并WIFI定位的時候山憨,即使沒有網(wǎng)絡(luò)查乒,iOS照樣可以利用之前下載的WIFI熱點信息定位出您的位置弥喉。
這也是為什么有人號稱WIFI無網(wǎng)可定位的原因,但注意:無網(wǎng)WIFI定位的前提是您在這個區(qū)域附近曾經(jīng)成功上過網(wǎng)玛迄,如果初次到一個陌生的地方由境,是無法定位的哦。

關(guān)于自動下載的熱點個數(shù)和范圍蓖议,這個是蘋果根據(jù)當(dāng)?shù)責(zé)狳c的密度動態(tài)決定的虏杰,當(dāng)?shù)責(zé)狳c很多時(如市中心),可能只下載幾條街道范圍的所有熱點勒虾,當(dāng)?shù)責(zé)狳c密度很小時(例如海濱城市)纺阔,可能會下載整個城市的所有熱點。

下圖是iOS自動在高密度地區(qū)下載周圍熱點信息的一個大概范圍說明:

GPS定位:

(GLONASS原理與此類似修然,不做額外介紹)

原理
這個是美國軍方搞的, 軍民兩用, 但仍然完全受軍方控制(比如可以隨時隨地設(shè)置某個地區(qū)收到的信號與否及其精度), 其原理就是:利用天上的衛(wèi)星(共24顆)不斷地廣播信號, 地面的GPS接收設(shè)備收到信號后, 通過分析多個衛(wèi)星信號笛钝,就可以計算出地球坐標(biāo), GPS保證全球任何一個地方(98%)都可以同時收到至少4個衛(wèi)星的信號, 從而可以準(zhǔn)確確定您的經(jīng)緯度以及海拔位置. GPS定位精度可達(dá)10米以內(nèi), 不過這是美國軍方控制的, 戰(zhàn)爭時期可能變的不穩(wěn)定或者誤報. (不過我國也有自己的系統(tǒng), 北斗系統(tǒng), 目前已經(jīng)亞洲的覆蓋, 還在推廣中)

衛(wèi)星定位必須要能收到衛(wèi)星信號,因為衛(wèi)星信號都是很微弱的愕宋,雖然iPhone 4開始提升了GPS硬件的靈敏度玻靡,但仍然需要在窗戶旁,或者戶外使用中贝,才能確保衛(wèi)星信號的強(qiáng)度和穩(wěn)定性囤捻。

與基站定位和WIFI定位相比,GPS耗電最大邻寿,速度最慢蝎土,但是精度最高。

而iPhone的GPS與純粹的GPS定位不同, 稱為A-GPS, 即輔助GPS.(比GPS更優(yōu)绣否,不過GPS也分芯片和性能的誊涯,不是說所有的AGPS比所有的GPS都好)

因為GPS定位中最耗時、最耗電的就是獲取當(dāng)前天上的衛(wèi)星信息枝秤,哪些衛(wèi)星可見醋拧、在什么位置、時鐘是多少等等,這個過程可能花費數(shù)十秒甚至幾分鐘丹壕,而AGPS就是利用網(wǎng)絡(luò)庆械,首先將基站定位或者WIFI定位獲得的大概位置發(fā)到遠(yuǎn)程服務(wù)器,有服務(wù)器進(jìn)行查詢和計算菌赖,得出這個位置下當(dāng)前衛(wèi)星信息缭乘,反饋給iOS設(shè)備,iOS設(shè)備就可以直接用這些信息來接受衛(wèi)星信號琉用,不用自己去掃描分析了堕绩。這樣可以極大提高定位速度,將初次定位時間縮短到1~2秒完成邑时。

A-GPS優(yōu)點是定位快奴紧,缺點是需要網(wǎng)絡(luò),但也只是在初次定位時需要網(wǎng)絡(luò)晶丘,因為一旦衛(wèi)星信息返回黍氮,在有限時間和范圍內(nèi),這些信息無須改變浅浮,之后的GPS定位就不再需要聯(lián)網(wǎng)沫浆,都是直接用這些衛(wèi)星參數(shù)接受信息了。


在iOS設(shè)備上滚秩,上述定位方式會綜合應(yīng)用专执,一般地,可能先按照最快的“無網(wǎng)基站定位”返回一個位置郁油,當(dāng)有網(wǎng)絡(luò)連接時本股,在用有網(wǎng)基站定位更新位置,然后已艰,利用AGPS上網(wǎng)查詢衛(wèi)星星圖痊末,最后,在能收到GPS信號的情況下哩掺,轉(zhuǎn)為使用GPS定位凿叠。

根據(jù)當(dāng)前信號情況和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,iOS可能在上述方式之間反復(fù)迭代嚼吞,不一定一致特定步驟或者方式盒件,而且隨著iOS升級,定位順序和規(guī)則可能改變舱禽。


常見問題:

  1. 為什么我iPhone當(dāng)前定位誤差有幾百或者上千米?
    iPhone初始定位都是用基站或者無網(wǎng)基站定位炒刁,誤差幾百或幾公里。之后誊稚,如果無法搜索到WIFI信號翔始,或者無法搜索到衛(wèi)星信號罗心,就會一直是這個精度。
    您可以打開WIFI功能(不用連上城瞎,只需要打開即可)渤闷,或者到窗戶邊,或者戶外以便收到衛(wèi)星信號;
    解決方法: 多等一會兒脖镀,開啟數(shù)據(jù)流量(定位之后即可關(guān)閉)飒箭,或者到戶外去。

  2. 為什么我的位置總是變來變?nèi)?
    iOS根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境蜒灰,會不斷調(diào)整和修正定位方式弦蹂,可能您所處地區(qū)基站和WIFI信號太復(fù)雜或者太微弱,比如一會兒連上這個基站强窖,一會兒連上另一個基站凸椿,導(dǎo)致iOS計算位置的時候不穩(wěn)定。
    解決方法: 打開WIFI功能毕骡,開啟數(shù)據(jù)流量(定位之后即可關(guān)閉)削饵,或者到戶外去岩瘦。

  3. 無手機(jī)信號可以定位嗎未巫?無數(shù)據(jù)流量可以定位嗎?
    對于iPhone或者3G/4G版iPad
    情況1:【沒有手機(jī)信號,沒有WIFI信號启昧,沒有上網(wǎng)】則定位只能在戶外利用GPS進(jìn)行叙凡,初次定位時間可能很長,可能需要數(shù)分鐘密末,之后定位正常握爷。
    情況2:【沒有手機(jī)信號, 有WIFI信號严里,沒有上網(wǎng)】如果之前在周圍上過網(wǎng)新啼,下載了附近的熱點,則利用無網(wǎng)WIFI定位可以找到位置刹碾,否則燥撞,和情況1一樣。
    情況3:【沒有手機(jī)信號迷帜, 有WIFI信號物舒,可以上網(wǎng)】利用WIFI定位找到位置,并且在定位時還會下載大量的周圍很大一個區(qū)域的所有WIFI熱點信息戏锹,用于今后無網(wǎng)WIFI定位冠胯。
    情況4:【有手機(jī)信號, 沒有WIFI信號锦针,沒有上網(wǎng)】如果能收到iOS內(nèi)置的“重要基站”的信號荠察,則使用這些基站進(jìn)行無望基站定位置蜀,否則,無法定位悉盆。
    情況5:【有手機(jī)信號盾碗, 沒有WIFI信號,可以上網(wǎng)】使用基站定位聯(lián)網(wǎng)查詢進(jìn)行定位舀瓢,同時可能會更新本地“重要基站”信息廷雅。
    .......
    對于iPad WIFI版:
    情況1:【沒有WIFI信號,沒有上網(wǎng)】無法定位
    情況2:【有WIFI信號京髓,沒有上網(wǎng)】如果之前在周圍上過網(wǎng)航缀,則利用無網(wǎng)WIFI定位可以找到位置,否則堰怨,無法定位
    情況3:【有WIFI信號芥玉,可以上網(wǎng)】利用WIFI定位,并且在定位時還會下載周圍很大一個區(qū)域的所有WIFI熱點信息备图,用于今后無網(wǎng)WIFI定位
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