INICIOLocalizador Celular GPS¿Cómo logra el posicionamiento el teléfono móvil? ¿Como funciona?

¿Cómo logra el posicionamiento el teléfono móvil? ¿Como funciona?

Rastreador de celular GPS - Cómo rastrear la ubicación del número de teléfono en línea

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En la era de Internet móvil, los teléfonos móviles se han convertido en estándar en la vida de todos. En estos teléfonos móviles se instalan todo tipo de aplicaciones y prestan diversos servicios, que nos han cambiado la vida por completo. Todo el mundo debería haber utilizado los servicios de posicionamiento. Por ejemplo, muchas personas instalan software de posicionamiento de teléfonos móviles para niños o ancianos para evitar que los ancianos y los niños se pierdan. Esto se aplicará a la tecnología de posicionamiento. Esta tecnología proporciona soporte auxiliar para muchos servicios de aplicaciones.

Algunas personas contratarán a piratas informáticos para que utilicen tecnología de "ubicación" para rastrear y ubicar a personas relevantes, ¡violando la privacidad de los demás! Entonces, ¿cuál es exactamente el principio de esta tecnología? ¿Cómo usar esta tecnología para localizar rápidamente la ubicación de otros? ¡Hoy, usaremos el contenido de este artículo para explicar en detalle el "principio y la implementación del posicionamiento del teléfono móvil"!

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¿Cómo logra el posicionamiento el teléfono móvil? ¿Como funciona?

1. Tecnología de posicionamiento de uso común

Ahora hay 6 tipos de tecnologías de posicionamiento a gran escala, que se dividen en dos categorías

Posicionamiento por satélite: incluyendo GPS, AGPS, Glonass, Beidou.

Posicionamiento asistido por tierra: incluido el posicionamiento de la estación base y el posicionamiento asistido por WiFi.

2. El principio de la tecnología de posicionamiento común

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posicionamiento satelital

Los sistemas de posicionamiento satelital comunes incluyen GPS, Beidou, Galileo y Glonass. Aunque los servicios proporcionados por estos sistemas son algo diferentes, los principios de posicionamiento detrás de ellos son los mismos. Ahora, el GPS más utilizado se usa como ejemplo para introducir el posicionamiento satelital.

GPS (Sistema de Posicionamiento Global) es el sistema de posicionamiento global, que es un sistema de navegación y posicionamiento por satélite establecido por los EE. UU. Con este sistema, los usuarios pueden lograr navegación y posicionamiento y velocidad tridimensionales en todo clima, continuos y en tiempo real. Medición a escala global.Además, utilizando este sistema, el usuario también puede realizar transferencias de tiempo de alta precisión y posicionamiento preciso de alta precisión.

1.1 Composición del sistema GPS

El sistema GPS incluye tres partes: parte espacial: constelación de satélites GPS; parte de control terrestre: parte de monitoreo terrestre; parte del equipo del usuario: receptor de señal GPS.

1.1.1 Satélites de trabajo GPS y sus constelaciones

21 satélites en funcionamiento y 3 satélites de repuesto en órbita forman una constelación de satélites GPS. La altura de 24 satélites es de 20200 km desde el suelo, el período de operación es de 11 horas y 58 minutos (tiempo sideral 12 horas), están distribuidos uniformemente en 6 planos orbitales, la inclinación orbital es de 55 grados y los planos orbitales son de 60 grados Los satélites en el avión están a 90 grados de distancia. Cuando el satélite pasa por el cenit, el tiempo visible del satélite es de 5 horas. En cualquier punto de la superficie terrestre en cualquier momento, en un ángulo de altitud de más de 15 grados, se puede observar un promedio de 6 satélites al mismo tiempo. tiempo, hasta 9 satélites. Para comprender las coordenadas tridimensionales de la estación de cálculo, se deben observar cuatro satélites GPS, lo que se denomina constelación de posicionamiento.

1.1.2 Sistema de vigilancia terrestre

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Para la navegación y el posicionamiento, los satélites GPS son un punto dinámico conocido. La posición de la estrella se calcula en base a las efemérides del lanzamiento del satélite, un parámetro que describe el movimiento del satélite y su órbita. Las efemérides emitidas por cada satélite GPS son proporcionadas por el sistema de monitoreo en tierra. El equipo de tierra debe monitorear y controlar si los diversos dispositivos en el satélite funcionan normalmente y si el satélite ha estado funcionando a lo largo de la órbita predeterminada. Otra función importante del sistema de monitoreo terrestre es mantener la hora de cada satélite, encontrar la diferencia de reloj y luego enviarla al satélite mediante la estación de inyección terrestre, y luego el satélite se envía al equipo del usuario mediante el mensaje de navegación.

El sistema de monitoreo terrestre del satélite de trabajo GPS incluye una estación de control principal, tres estaciones de inyección y cinco estaciones de monitoreo. La función de la estación de control principal es calcular las efemérides del satélite y los parámetros de corrección del reloj del satélite de acuerdo con los datos de observación GPS de cada estación de monitoreo, e inyectar estos datos al satélite a través de la estación de inyección; Control, dar instrucciones al satélites, cuando el satélite de trabajo falla, envíe el satélite de respaldo para reemplazar el satélite de trabajo fallido; además, la estación de control principal también tiene la función de una estación de monitoreo; la tarea principal de la estación de monitoreo es proporcionar a la estación de control principal Datos de observaciones de satélites; la tarea de la estación de inyección es inyectar el mensaje de navegación enviado por la estación de control principal en la memoria del satélite correspondiente.

1.1.3 Receptor de señal GPS

Puede capturar las señales de los satélites a medir seleccionados de acuerdo con un cierto ángulo de corte de altitud del satélite, rastrear el funcionamiento de estos satélites, transformar, amplificar y procesar las señales GPS recibidas, para medir las señales GPS de los satélites. a la antena del receptor Puede interpretar el mensaje de navegación enviado por el satélite GPS y calcular la posición tridimensional de la estación en tiempo real, e incluso la velocidad y el tiempo tridimensionales.

1.2 Principio de posicionamiento GPS

El principio básico del sistema de navegación GPS es medir la distancia entre los satélites con posiciones conocidas y el receptor del usuario, y luego se puede conocer la posición específica del receptor sintetizando los datos de múltiples satélites. Para lograr esto, la posición del satélite se puede encontrar en las efemérides del satélite según la hora registrada por el reloj de a bordo. La distancia del usuario al satélite se obtiene registrando el tiempo que tarda la señal del satélite en propagarse al usuario y luego multiplicándolo por la velocidad de la luz (debido a la interferencia de la ionosfera en la atmósfera, esta distancia es no la distancia real entre el usuario y el satélite, sino el pseudorango).

Cuando el satélite GPS está funcionando normalmente, transmitirá continuamente el mensaje de navegación con el código pseudoaleatorio (pseudocódigo para abreviar) compuesto por 1 y 0 símbolos binarios. El mensaje de navegación incluye efemérides del satélite, estado de funcionamiento, corrección del reloj, corrección del retraso ionosférico, corrección de la refracción atmosférica y otra información. El papel de la parte satelital del sistema de navegación GPS es transmitir continuamente mensajes de navegación. Sin embargo, dado que el reloj utilizado por el receptor del usuario y el reloj a bordo del satélite no siempre se pueden sincronizar, además de las coordenadas tridimensionales del usuario x, y y z, una variable t, es decir, la diferencia de tiempo entre el satélite y el receptor, se introduce como una incógnita., y luego usa 4 ecuaciones para resolver las 4 incógnitas. Entonces, si desea saber dónde se encuentra el receptor, debe poder recibir al menos 4 satélites.

Resolver x, y, z y t de las cuatro ecuaciones anteriores permite la sincronización y el posicionamiento. Método de posicionamiento GPS, no necesita una tarjeta SIM, no necesita conectarse a la red, siempre que esté al aire libre, básicamente se puede colocar con precisión en cualquier momento y en cualquier lugar. Otros tipos de métodos de posicionamiento por satélite son similares al GPS y no se describirán de nuevo.

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Posicionamiento de la estación base

Posicionamiento de la estación base, también conocido como LBS, servicio basado en la ubicación.

2.1 Conceptos relacionados

Debido a que las señales en el mismo rango de frecuencia se interferirán entre sí, para evitar que las estaciones base adyacentes interfieran entre sí, las estaciones base adyacentes elegirán diferentes canales (señales en diferentes rangos de frecuencia) para comunicarse con los dispositivos móviles. La figura anterior es un diagrama esquemático de una estación base móvil celular, y dos estaciones base adyacentes tienen diferentes bandas de frecuencia de comunicación. Las estaciones base no existen de forma aislada y sus áreas de cobertura se transfieren entre sí para formar una enorme red de comunicaciones móviles.

Después de encender el dispositivo móvil después de insertar la tarjeta SIM, buscará activamente la información de la estación base circundante y establecerá contacto con la estación base. En el área donde se puede buscar la señal, el teléfono móvil puede buscar más de una estación base, pero la distancia es diferente. La estación base con la distancia más cercana y la señal más fuerte será seleccionada como la estación base de comunicación. El resto de las estaciones base no son inútiles. Cuando su ubicación se mueva, la intensidad de la señal de las diferentes estaciones base cambiará. Si la señal de la estación base A no es tan buena como la de la estación base B, el teléfono móvil primero se comunicará con Estación base B para evitar que el enlace se interrumpa repentinamente. Comunicación, después de coordinar el método de comunicación, cambiará de A a B. Por eso también es un día de espera, se consume más energía en el tren que en casa, y el móvil necesita buscar y conectarse constantemente a la estación base. Cada vez que tomo un tren, pongo mi teléfono en modo avión, veo películas y escucho canciones, que aún pueden durar mucho tiempo.

En esta enorme red móvil, según la celda en la que se encuentre, la estación base subordinada puede conocer aproximadamente la información de su ubicación. Si agrega algunos algoritmos de estimación, puede encontrar su ubicación con mayor precisión.

2.2 El principio del posicionamiento de la estación base

El teléfono móvil mide las señales piloto de enlace descendente de diferentes estaciones base, y obtiene el TOA (tiempo de llegada) o TDOA (diferencia horaria de llegada) de los pilotos de enlace descendente de diferentes estaciones base De acuerdo con los resultados de la medición y las coordenadas de la base estación, el algoritmo de estimación de fórmula triangular se utiliza generalmente para calcular la ubicación del teléfono móvil. El algoritmo de estimación de la posición real necesita considerar la situación del posicionamiento de múltiples estaciones base (3 o más), por lo que el algoritmo es mucho más complicado. En términos generales, cuantas más estaciones base mida la estación móvil, mayor será la precisión de la medición y más evidente será la mejora en el rendimiento del posicionamiento.

La introducción anterior es un poco oficial y no muy fácil de entender. Para decirlo sin rodeos, cuanto más lejos de la estación base, peor es la señal. De acuerdo con la intensidad de la señal recibida por el teléfono móvil, la distancia desde la estación base se puede estimar aproximadamente. Cuando el teléfono móvil busca señales de al menos tres estaciones base al mismo tiempo (la cobertura de red actual es muy fácil. Una cosa), puede estimar aproximadamente la distancia desde la estación base, la estación base está determinada de forma única en la red móvil, y su ubicación geográfica también es única, y se puede obtener la distancia entre las tres estaciones base (tres puntos) y el teléfono móvil, de acuerdo con el principio de posicionamiento de tres puntos, solo necesita dibujar un círculo con la estación base como centro y la distancia como radio La intersección de estos círculos es la ubicación del teléfono móvil. Lo mismo es cierto para el principio de posicionamiento de tres puntos de WeChat transmitido en Internet.

Cuando se coloca la estación base, la señal se interfiere fácilmente, por lo que la inexactitud de su posicionamiento está determinada de forma inherente. La precisión es de unos 150 metros, y es básicamente imposible conducir y navegar. La condición de posicionamiento es que debe estar en una ubicación con señales de la estación base, el teléfono móvil está en el estado de registro de la tarjeta SIM (no es posible encender wifi y desconectar la tarjeta SIM en modo avión), y debe recibir señales de 3 estaciones base, ya sea en interiores o no. Sin embargo, la velocidad de posicionamiento es súper rápida. Una vez que hay una señal, se puede posicionar. En la actualidad, el objetivo principal es comprender rápida y generalmente su ubicación sin GPS y sin wifi. Además, si no hay un paquete de datos de ubicación de la estación base en su teléfono móvil, aún necesita estar conectado a Internet.

posicionamiento wifi

  • Además del posicionamiento de la estación base, existe otro método de posicionamiento en el suelo que puede ser desconocido para todos, a saber, el posicionamiento Wi-Fi. Todos sabemos que todos los que se conecten tendrán una dirección IP pública. Estas posiciones IP se registran en el sistema de red.
  • Una dirección IP rastrea aproximadamente su ubicación (el operador puede ser más preciso), pero existen limitaciones para este tipo de orientación. Por un lado, muchos operadores utilizan ahora la tecnología NAT, que no asigna necesariamente una dirección de red pública a cada usuario.
  • El posicionamiento de Wi-Fi que mencioné es completamente diferente del posicionamiento de la dirección IP anterior, que se basa en la dirección MAC del enrutador de Wi-Fi.
  • Cada AP inalámbrico (enrutador Wi-Fi) tiene una dirección MAC única a nivel mundial y, en general, los AP inalámbricos no se mueven durante un período de tiempo.
  • Cuando Wi-Fi está activado, el dispositivo de adquisición (como un teléfono móvil) puede buscar la señal de este punto de acceso inalámbrico y obtener su dirección MAC e información sobre la intensidad de la señal.
  • El dispositivo de recopilación carga la información en el servidor y, después del cálculo del servidor, se guarda como el mapeo de "MAC-latitud y longitud". Cuando se recopila suficiente información, se establece una enorme base de datos de información Wi-Fi en el servidor.

Cuando un dispositivo está en una red de este tipo, los datos recopilados que pueden identificar los puntos de acceso se pueden enviar al servidor de ubicación, y el servidor recupera la ubicación geográfica de cada punto de acceso y calcula el dispositivo en función de la intensidad de cada señal. de la estación base se devuelve al equipo de usuario. El método de cálculo es similar al método de cálculo de la posición de posicionamiento de la estación base.

Los proveedores de servicios de ubicación deben actualizar y complementar constantemente sus propias bases de datos para garantizar la precisión de los datos. Entonces, la pregunta es, ¿cómo se recopilan estos datos de mapeo de ubicación AP? Se puede dividir aproximadamente en dos tipos: recopilación activa y presentación del usuario.

Colección activa:la cámara street view de Google, ¿no te lo esperabas? Es un dispositivo de recolección. Recoge la señal inalámbrica en el camino y marca las coordenadas localizadas por GPS y la envía de vuelta al servidor.

Envío del usuario:cuando los usuarios de teléfonos Android activen "Usar ubicación de red inalámbrica", se les preguntará si permiten el uso del servicio de ubicación de Google. Si está permitido, Google recopilará la información de ubicación del usuario. El iPhone recopilará automáticamente la dirección MAC de Wi-Fi, la información de ubicación del GPS, el código de la estación base del operador, etc., y lo enviará al servidor de Apple.

Al igual que el posicionamiento de la estación base, el posicionamiento Wi-Fi funciona bien en lugares con puntos de acceso densos. Si hay pocos AP, es difícil ubicarlos con precisión. En general, el método de posicionamiento Wi-Fi es difícil de implementar y la facilidad de uso y la precisión no son altas. Por lo tanto, es principalmente un método de posicionamiento auxiliar.

Posicionamiento A-GPS

Hablando de asistencia, estamos hablando de A-GPS.

A-GPS, GPS asistido, Sistema satelital de posicionamiento global asistido. Como sugiere el nombre, se trata de una mejora del GPS.

AGPS (AssistedGPS: Sistema de posicionamiento satelital global asistido) es una combinación de GSM/GPRS y posicionamiento satelital tradicional, que utiliza la estación base para enviar información satelital auxiliar para reducir el tiempo de demora de los chips GPS para obtener señales satelitales. de chips GPS en satélites. AGPS utiliza la señal de la estación base del teléfono móvil, complementada con la forma de conectar el servidor de posicionamiento remoto para descargar datos satelitales, y luego coopera con el receptor satelital GPS tradicional para acelerar la velocidad de posicionamiento. Es una tecnología que combina la información de la estación base de la red y la información del GPS para ubicar las estaciones móviles. Utiliza tanto el GPS como las estaciones base móviles para resolver el problema de la cobertura del GPS. Puede usarse en la segunda generación de redes G, C y redes 3G. usado en

El sistema GPS ordinario está compuesto por satélites GPS y receptores GPS. A diferencia del GPS ordinario, AGPS también tiene un servidor de posicionamiento auxiliar en el sistema. En una red AGPS, el receptor puede obtener asistencia de posicionamiento comunicándose con un servidor de asistencia. Dado que las tareas entre el receptor AGPS y el servidor auxiliar se dividen mutuamente, AGPS a menudo tiene una capacidad de posicionamiento más rápida y una mayor eficiencia que los sistemas GPS ordinarios, y puede capturar señales GPS rápidamente.Tal primera captura El tiempo se reducirá considerablemente, generalmente solo un pocos segundos (el tiempo de primera adquisición de un receptor GPS simple puede tomar de 2 a 3 minutos), y la precisión es de solo unos pocos metros, que es mayor que la precisión del GPS. El uso de un receptor AGPS ya no tiene que descargar y decodificar los datos de navegación de los satélites GPS, por lo que hay más tiempo y potencia de procesamiento para rastrear la señal GPS, lo que reduce el tiempo hasta la primera solución, aumenta la sensibilidad y maximiza la disponibilidad.

Pasos básicos del posicionamiento AGPS

  • El teléfono móvil AGPS primero transmite su propia información de dirección de la estación base al servidor de posicionamiento a través de la red;
  • El servidor de posicionamiento transmite información de asistencia GPS relacionada con la ubicación (incluyendo efemérides GPS, azimut, elevación, etc.) al teléfono móvil de acuerdo con la ubicación aproximada del teléfono móvil;
  • El módulo AGPS del teléfono móvil recibe la señal GPS original de acuerdo con la información auxiliar (para mejorar la capacidad TTFF del primer tiempo de bloqueo de la señal GPS);
  • Después de recibir la señal GPS original, el teléfono móvil demodula la señal, calcula el pseudorango desde el teléfono móvil hasta el satélite (el pseudorango es la distancia afectada por varios errores de GPS) y transmite la información relevante al servidor de posicionamiento a través de la red;
  • El servidor de posicionamiento completa el procesamiento de la información de GPS de acuerdo con la información de pseudodistancia de GPS transmitida y la información auxiliar de otros dispositivos de posicionamiento (como estaciones de referencia de GPS diferenciales, etc.), y estima la ubicación del teléfono móvil;
  • El servidor de ubicación transmite la ubicación del teléfono móvil a una puerta de enlace de ubicación o plataforma de aplicación (como una aplicación de GPS en el teléfono móvil) a través de la red.

La ventaja de AGPS radica principalmente en su precisión de posicionamiento. En áreas abiertas como al aire libre, su precisión puede alcanzar unos 10 metros en un entorno de trabajo normal de GPS, lo que puede denominarse una tecnología de posicionamiento con la precisión de posicionamiento más alta en la actualidad. Otra ventaja es que el tiempo para capturar por primera vez una señal de GPS es generalmente de unos pocos segundos, a diferencia del GPS, que puede demorar de 2 a 3 minutos para la primera captura. Aunque la tecnología AGPS tiene una alta precisión de posicionamiento y poco tiempo para capturar la señal GPS por primera vez, esta tecnología también tiene algunas deficiencias. En primer lugar, el problema del posicionamiento en interiores todavía no puede resolverse satisfactoriamente. Además, la implementación de posicionamiento de AGPS debe transmitirse a través de múltiples redes (hasta seis transmisiones unidireccionales), lo que se considera que ocupa una gran cantidad de recursos aéreos para los operadores y generará una gran cantidad de tráfico para los costos de los consumidores. Además, los teléfonos móviles AGPS tienen una cierta carga adicional en el consumo de energía que los teléfonos móviles normales, lo que indirectamente acorta el tiempo de espera de los teléfonos móviles. Además, a veces es imposible obtener señales de múltiples satélites, generalmente debido a las limitaciones del entorno donde se encuentra el receptor de la antena del teléfono AGPS. En este caso, la función AGPS no funcionará bien.

¿Cómo logran los desarrolladores el posicionamiento del teléfono móvil?

Conociendo el "método de implementación del desarrollador" de estos métodos de posicionamiento, los desarrolladores pueden estar sudando por todas partes. ¿La aplicación "mantiene la estación base y la base de datos WIFI por sí misma" como se mencionó anteriormente?

Respuesta: No, por supuesto, en la práctica real de la ingeniería, existen dos enfoques principales:

Uno de los medios: llamar a la capacidad de posicionamiento a nivel del sistema

No importa qué sistema (IOS, Android, WP) proporcione un conjunto de capacidades de posicionamiento a nivel de sistema, dichas capacidades de posicionamiento corresponden a un conjunto de API a nivel de sistema. En términos generales, esta API siempre tendrá las siguientes opciones de precisión:

Alta precisión: si se pueden encontrar satélites GPS, use el posicionamiento GPS, de lo contrario, use el posicionamiento WIFI.Si tanto WIFI como GPS no se pueden posicionar con éxito, el resultado del posicionamiento solo se puede dar de acuerdo con la estación base.

Equilibre el consumo de energía: desactive el GPS (porque consume mucha energía), use WIFI primero, si WIFI no está disponible, use la estación base para el posicionamiento.

Bajo consumo de energía (posicionamiento pasivo): De acuerdo con las regulaciones de diferentes sistemas, los métodos de implementación también son diferentes, pero generalmente comparten los resultados de posicionamiento de otras aplicaciones, es decir, otras aplicaciones obtienen la posición con alta precisión y consumo de energía equilibrado. entonces esta posición también se empujará a la aplicación que actualmente usa "posicionamiento de bajo consumo", es decir, la aplicación completará el posicionamiento sin consumir consumo de energía adicional.

Sin embargo, debemos admitir que en los sistemas IOS y WP, debido a que el sistema operativo no abre la interfaz para leer estaciones base y WIFI, de hecho, la capacidad de posicionamiento del sistema operativo ha formado un monopolio y los desarrolladores no pueden lograr capacidades de posicionamiento independientes... Esto también conduce al mismo error de posicionamiento para todas las aplicaciones al mismo tiempo en los teléfonos Apple y WP.

El segundo método: llame al SDK de posicionamiento de terceros

Para el sistema de teléfono móvil Android que puede leer la información de la estación base y WIFI públicamente, el fabricante del mapa ha implementado el SDK de posicionamiento. Para la estación base escaneada actualmente y la posición WIFI, finalmente se calcula un resultado de posicionamiento más preciso y se devuelve al desarrollador a través de la interfaz SDK. La ventaja de esto es que la capacidad de posicionamiento de la aplicación se puede separar de la dependencia del sistema de telefonía móvil.

3. ¿Cómo localizar la ubicación del teléfono móvil de alguien?

Localizar la ubicación de los teléfonos móviles de otras personas implicará problemas de privacidad, por lo que el método del club de aprendizaje solo se recomienda para localizar el paradero de ancianos y niños para garantizar la seguridad de ancianos y niños, ¡y no se puede utilizar para actividades ilegales!

1. Método convencional

En la actualidad, el sistema de personalización de la mayoría de las marcas de teléfonos móviles tendrá su propia función de búsqueda de teléfonos móviles, y si otras marcas no tienen su propia función de búsqueda de teléfonos móviles pero quieren localizar el teléfono móvil, solo pueden lograrlo instalando un tercero. -aplicación de fiesta. A través de la función de ubicación del teléfono móvil de la aplicación de terceros, puede ubicar fácilmente la ubicación de los teléfonos móviles de otras personas.

2. Método especial

Obtención de permisos de telefonía móvil mediante la implantación de programas troyanos para lograr posicionamiento

De esta manera, hay muchos permisos para obtener el teléfono móvil de la otra parte, no solo la ubicación, sino también los registros de llamadas, mensajes de texto y chat.