Nell'era di Internet mobile, i telefoni cellulari sono diventati l'attrezzatura standard della vita di tutti. Su questi cellulari sono installate diverse app che forniscono vari servizi e cambiano completamente la nostra vita. Tutti avrebbero dovuto utilizzare i servizi di posizionamento.Ad esempio, molte persone installano software di posizionamento per telefoni cellulari per bambini o anziani per evitare che anziani e bambini si perdano.Questo sarà applicato alla tecnologia di posizionamento. Questa tecnologia fornisce supporto ausiliario per molti servizi applicativi.
Alcune persone assumeranno hacker per utilizzare la tecnologia di "localizzazione" per tracciare e localizzare le persone interessate, violando la privacy di altre persone! Quindi qual è il principio di questa tecnologia? Come utilizzare questa tecnologia per individuare rapidamente la posizione di altre persone? Oggi utilizzeremo il contenuto di questo articolo per darti una spiegazione dettagliata del "principio e dell'implementazione del posizionamento del telefono cellulare"!
1. Tecnologia di posizionamento comune
Esistono 6 tipi di tecnologie di posizionamento su larga scala attualmente in uso, suddivise in due categorie
Posizionamento satellitare: inclusi GPS, AGPS, Glonass, Beidou.
Posizionamento assistito da terra: incluso il posizionamento della stazione base e il posizionamento assistito da WiFi.
2. Principi comuni della tecnologia di posizionamento
I comuni sistemi di posizionamento satellitare includono GPS, Beidou, Galileo e Glonass. Sebbene i servizi forniti da questi sistemi siano in qualche modo diversi, i principi di posizionamento alla base sono gli stessi. Ora prendi il GPS più utilizzato come esempio per introdurre il posizionamento satellitare.
GPS (Global Positioning System) è un sistema di posizionamento globale, che è un sistema di navigazione e posizionamento satellitare stabilito dagli Stati Uniti.Con questo sistema, gli utenti possono ottenere una navigazione tridimensionale continua, in tempo reale e in tempo reale, posizionamento e velocità misurazione in tutto il mondo; inoltre, utilizzando questo sistema, gli utenti possono anche eseguire trasferimenti di tempo ad alta precisione e posizionamento di precisione ad alta precisione.
1.1 Composizione del sistema GPS
Il sistema GPS comprende tre parti: parte spaziale - costellazione di satelliti GPS; parte di controllo a terra - parte di monitoraggio a terra; parte dell'apparecchiatura utente - ricevitore del segnale GPS.
1.1.1 Satelliti GPS funzionanti e loro costellazioni
21 satelliti funzionanti e 3 satelliti di riserva in orbita formano la costellazione di satelliti GPS. I 24 satelliti si trovano ad un'altezza di 20200 km dal suolo, hanno un periodo di funzionamento di 11 ore e 58 minuti (il tempo siderale è di 12 ore), sono uniformemente distribuiti su 6 piani orbitali, con un'inclinazione orbitale di 55 gradi e una distanza di 60 gradi tra ciascun piano orbitale.La differenza tra i satelliti nel piano è di 90 gradi. Quando il satellite passa attraverso lo zenit, il tempo visibile del satellite è di 5 ore In qualsiasi punto della superficie terrestre in qualsiasi momento, con un angolo di altitudine superiore a 15 gradi, è possibile osservare una media di 6 satelliti contemporaneamente tempo e fino a 9 satelliti possono essere osservati contemporaneamente. Per comprendere le coordinate tridimensionali della stazione di calcolo, è necessario osservare quattro satelliti GPS, chiamati costellazioni di posizionamento.
1.1.2 Sistema di monitoraggio a terra
Per la navigazione e il posizionamento, il satellite GPS è un punto noto dinamicamente. La posizione della stella viene calcolata in base alle effemeridi del lancio del satellite, i parametri che descrivono il moto del satellite e la sua orbita. Le effemeridi trasmesse da ciascun satellite GPS sono fornite dal sistema di monitoraggio a terra. Se le varie apparecchiature sul satellite funzionano normalmente e se il satellite ha viaggiato lungo l'orbita predeterminata, deve essere monitorato e controllato dall'apparecchiatura di terra. Un'altra importante funzione del sistema di monitoraggio a terra è quella di mantenere l'ora di ciascun satellite, scoprire la differenza di clock e quindi inviarla al satellite dalla stazione di iniezione a terra, quindi inviare il satellite all'apparecchiatura utente tramite il messaggio di navigazione.
Il sistema di monitoraggio a terra del satellite funzionante GPS comprende una stazione di controllo principale, tre stazioni di iniezione e cinque stazioni di monitoraggio. Il ruolo della stazione di controllo principale è calcolare le effemeridi del satellite e i parametri di correzione dell'orologio del satellite sulla base dei dati di osservazione del GPS da parte di ciascuna stazione di monitoraggio e iniettare questi dati nel satellite attraverso la stazione di iniezione; Controllo, impartire istruzioni al satellite, quando il satellite funzionante si guasta, inviare un satellite di riserva per sostituire il satellite funzionante guasto; inoltre, la stazione di controllo principale ha anche la funzione di stazione di monitoraggio; il compito principale della stazione di monitoraggio è fornire l'osservazione satellitare per la stazione di controllo principale Dati; il compito della stazione di iniezione è di iniettare il messaggio di navigazione inviato dalla stazione di controllo principale nella memoria del satellite corrispondente.
1.1.3 Ricevitore di segnale GPS
Può catturare i segnali dei satelliti da misurare selezionati in base a un certo angolo di cut-off dell'altitudine del satellite, tracciare il funzionamento di questi satelliti, trasformare, amplificare ed elaborare i segnali GPS ricevuti, in modo da misurare il segnale GPS dal satellite all'antenna del ricevitore Può interpretare il messaggio di navigazione inviato dal satellite GPS, e calcolare in tempo reale la posizione tridimensionale della stazione, e persino la velocità tridimensionale e il tempo.
1.2 Principio di posizionamento GPS
Il principio di base del sistema di navigazione GPS è misurare la distanza tra il satellite noto e il ricevitore dell'utente, quindi integrare i dati di più satelliti per conoscere la posizione specifica del ricevitore. Per raggiungere questo scopo, la posizione del satellite può essere trovata nelle effemeridi del satellite secondo l'ora registrata dall'orologio di bordo. La distanza dall'utente al satellite si ottiene registrando il tempo impiegato dal segnale satellitare a propagarsi all'utente, e poi moltiplicandolo per la velocità della luce (a causa dell'interferenza della ionosfera atmosferica, questa distanza non è la reale distanza tra l'utente e il satellite, ma Pseudorange).
Quando il satellite GPS funziona normalmente, trasmetterà continuamente messaggi di navigazione con codici pseudo-casuali (indicati come pseudo-codici) composti da 1 e 0 simboli binari. Il messaggio di navigazione include le effemeridi del satellite, lo stato di funzionamento, la correzione dell'orologio, la correzione del ritardo ionosferico, la correzione della rifrazione atmosferica e altre informazioni. Il ruolo della parte satellitare del sistema di navigazione GPS è quello di trasmettere continuamente messaggi di navigazione. Tuttavia, poiché l'orologio utilizzato dal ricevitore dell'utente e l'orologio di bordo del satellite non possono sempre essere sincronizzati, oltre alle coordinate tridimensionali dell'utente x, y, z, una variabile t, che è la differenza di orario tra il satellite e il ricevitore, deve essere presentato come un'incognita, quindi utilizzare 4 equazioni per risolvere queste 4 incognite. Quindi, se vuoi conoscere la posizione del ricevitore, devi essere in grado di ricevere segnali da almeno 4 satelliti.
La risoluzione di x, y, z e t dalle quattro equazioni precedenti può essere utilizzata per la temporizzazione e il posizionamento. Il metodo di posizionamento GPS non richiede una scheda SIM e non ha bisogno di essere connesso alla rete.Finché sei all'aperto, puoi praticamente localizzarti con precisione sempre e ovunque. Altri tipi di metodi di posizionamento satellitare sono simili al GPS e non verranno descritti qui.
Posizionamento della stazione base, noto anche come LBS, Location Based Service (servizio basato sulla posizione).
2.1 Concetti correlati
Poiché i segnali nella stessa gamma di frequenza interferiranno tra loro, per evitare che le stazioni base adiacenti interferiscano tra loro, le stazioni base adiacenti selezioneranno canali diversi (segnali in gamme di frequenza diverse) per comunicare con i dispositivi mobili. La figura sopra è un diagramma schematico di una stazione base mobile cellulare, e due qualsiasi stazioni base adiacenti hanno diverse bande di frequenza di comunicazione. Le stazioni base non esistono isolate e le loro aree di copertura vengono trasferite l'una all'altra per formare un'enorme rete di comunicazione mobile.
Dopo che il dispositivo mobile è stato acceso con la scheda SIM inserita, cercherà attivamente le informazioni sulla stazione base circostante e stabilirà un contatto con la stazione base, e nell'area in cui è possibile cercare il segnale, il telefono cellulare può cercare più di una stazione base, ma la distanza è diversa.La stazione base con la distanza più vicina e il segnale più forte verrà selezionata come stazione base di comunicazione. Il resto delle stazioni base non sono inutili.Quando la tua posizione si sposta, la potenza del segnale delle diverse stazioni base cambierà.Se il segnale della stazione base A non è buono come quello della stazione base B, il telefono cellulare comunicherà prima con stazione base B per evitare che la connessione venga interrotta improvvisamente.Comunicazione, dopo che il metodo di comunicazione è stato coordinato, passerà da A a B. Questo è il motivo per cui consumi più energia in treno che a casa quando sei in standby per lo stesso giorno.Il telefono cellulare deve cercare e connettersi costantemente alla stazione base. Ogni volta che prendo il treno, trasformerò il mio cellulare in modalità aereo, guarderò film e ascolto canzoni, e può durare ancora a lungo.
In questa enorme rete mobile, in base alla cella in cui ti trovi, la stazione base a cui appartieni può conoscere approssimativamente le informazioni sulla tua posizione e, se aggiungi alcuni algoritmi di stima, puoi scoprire la tua posizione in modo più accurato.
2.2 Principio di posizionamento della stazione base
Il telefono cellulare misura i segnali pilota di downlink di diverse stazioni base e ottiene il TOA (orario di arrivo) o il TDOA (differenza di orario di arrivo) dei segnali pilota di downlink di diverse stazioni base.In base ai risultati della misurazione e alle coordinate del stazioni base, l'algoritmo di stima della formula triangolare viene generalmente utilizzato per calcolare la posizione del telefono cellulare. L'algoritmo di stima della posizione effettiva deve considerare il posizionamento di più stazioni base (3 o più), quindi l'algoritmo è molto più complicato. In generale, maggiore è il numero di stazioni base misurate dalla stazione mobile, maggiore è l'accuratezza della misurazione e più evidente è il miglioramento delle prestazioni di posizionamento.
L'introduzione di cui sopra è in qualche modo ufficiale e non molto facile da capire. Per dirla senza mezzi termini, più lontano dalla stazione base, peggiore è il segnale. In base alla potenza del segnale ricevuto dal telefono cellulare, la distanza dalla stazione base può essere approssimativamente stimata. Quando il telefono cellulare cerca almeno tre stazioni base segnali della stazione allo stesso tempo (l'attuale copertura di rete è molto semplice) Una cosa), puoi stimare approssimativamente la distanza dalla stazione base; la stazione base è determinata in modo univoco nella rete mobile e anche la sua posizione geografica è unica, quindi è possibile ottenere la distanza tra le tre stazioni base (tre punti) e il telefono cellulare, secondo Il principio del posizionamento a tre punti richiede solo di disegnare cerchi con la stazione base come centro e la distanza come raggio e l'intersezione di questi cerchi è la posizione del telefono cellulare. Lo stesso vale per il principio di posizionamento a tre punti di WeChat su Internet.
Quando la stazione base è posizionata, il segnale viene facilmente interferito, quindi l'imprecisione del suo posizionamento è intrinsecamente determinata.La precisione è di circa 150 metri ed è praticamente impossibile guidare e navigare. La condizione di posizionamento è che deve trovarsi in una posizione con segnali della stazione base, il telefono cellulare è nello stato di registrazione della scheda SIM (l'apertura del wifi e l'estrazione della scheda SIM in modalità aereo non funzionerà) e deve ricevere segnali da 3 basi stazioni, non importa se è al chiuso o meno. Tuttavia, la velocità di posizionamento è super veloce e può essere posizionata una volta che c'è un segnale.Al momento, lo scopo principale è comprendere rapidamente e approssimativamente la tua posizione senza GPS e wifi. Inoltre, se non si dispone di un pacchetto di dati sulla posizione della stazione base nel telefono cellulare, è comunque necessario essere connessi a Internet.
Quando un dispositivo si trova in una tale rete, i dati raccolti che possono identificare gli AP possono essere inviati al server di localizzazione e il server recupera la posizione geografica di ciascun AP e combina la potenza di ciascun segnale per calcolare la posizione del dispositivo. La posizione geografica viene restituita all'apparecchiatura utente e il suo metodo di calcolo è simile a quello della posizione di posizionamento della stazione base, che utilizza anche la tecnologia di posizionamento a tre punti o di posizionamento multipunto.
Il fornitore di servizi di localizzazione dovrebbe aggiornare e integrare costantemente il proprio database per garantire l'accuratezza dei dati. Quindi la domanda è: come vengono raccolti questi dati sulla mappatura della posizione dell'AP? Può essere approssimativamente suddiviso in due tipi: raccolta attiva e invio da parte dell'utente.
Collezione attiva:
L'auto da tiro di Google Street View, non te l'aspettavi? È un dispositivo di raccolta. Raccoglie i segnali wireless lungo il percorso e contrassegna le coordinate individuate dal GPS e le invia al server.
Invio utente:
Quando un utente di un telefono cellulare Android attiva "Usa posizionamento rete wireless", verrà chiesto se consentire l'uso del servizio di localizzazione di Google. Se consentito, le informazioni sulla posizione dell'utente verranno raccolte da Google. L'iPhone raccoglierà automaticamente l'indirizzo MAC Wi-Fi, le informazioni sulla posizione GPS, il codice della stazione base dell'operatore, ecc. e li invierà al server Apple.
Come il posizionamento della stazione base, il posizionamento Wi-Fi ha un buon effetto in luoghi con punti di accesso densi. Se ci sono pochi punti di accesso, è difficile localizzarli con precisione. In generale, l'implementazione del metodo di posizionamento Wi-Fi è relativamente difficile e l'usabilità e la precisione non sono elevate. Pertanto, è principalmente un metodo di posizionamento ausiliario.
Quando si tratta di assistenza, parleremo di A-GPS.
A-GPS, GPS assistito, sistema di posizionamento satellitare globale assistito. Come puoi vedere dal nome, questa è una funzionalità avanzata del GPS.
AGPS (AssistedGPS: Assisted Global Satellite Positioning System) è una combinazione di GSM/GPRS e posizionamento satellitare tradizionale, che utilizza la stazione base per inviare informazioni satellitari ausiliarie per ridurre il tempo di ritardo del chip GPS per ottenere i segnali satellitari e il segnale della stazione base può anche essere preso in prestito al coperto sotto copertura Compensa e riduci la dipendenza dei chip GPS dai satelliti. AGPS utilizza il segnale della stazione base del telefono cellulare, integrato collegandosi al server di posizionamento remoto per scaricare i dati satellitari, quindi collabora con il tradizionale ricevitore satellitare GPS per aumentare la velocità di posizionamento. È una tecnologia che combina le informazioni della stazione base di rete e le informazioni GPS per individuare le stazioni mobili.Utilizza sia il sistema di posizionamento satellitare globale GPS che le stazioni base mobili per risolvere il problema della copertura GPS.Può essere utilizzato nelle reti G, C di seconda generazione e le reti 3G utilizzate in.
Il sistema GPS ordinario è composto da satelliti GPS e ricevitori GPS.Diverso dal GPS ordinario, AGPS ha anche un server di posizionamento ausiliario nel sistema. In una rete AGPS, un ricevitore può ottenere assistenza al posizionamento attraverso la comunicazione con un server di assistenza. Poiché i compiti tra il ricevitore AGPS e il server ausiliario sono divisi reciprocamente, AGPS ha spesso capacità di posizionamento più veloci e maggiore efficienza rispetto ai normali sistemi GPS e può catturare rapidamente i segnali GPS.Il tempo sarà notevolmente ridotto, generalmente solo pochi secondi (il il primo tempo di acquisizione di un semplice ricevitore GPS può richiedere da 2 a 3 minuti) e la precisione è di pochi metri, che è superiore alla precisione del GPS. Utilizzando i ricevitori AGPS non è più necessario scaricare e decodificare i dati di navigazione dai satelliti GPS, quindi c'è più tempo e potenza di elaborazione per tracciare i segnali GPS, il che riduce il tempo per la prima correzione, aumenta la sensibilità e massimizza la disponibilità.
Passaggi di base del posizionamento AGPS
Il vantaggio di AGPS è principalmente nella sua precisione di posizionamento. In aree aperte come all'aperto, la sua precisione può raggiungere circa 10 metri in un normale ambiente di lavoro GPS, che può essere definita una tecnologia di posizionamento con la massima precisione di posizionamento attualmente. Un altro vantaggio è: il tempo per catturare i segnali GPS per la prima volta richiede generalmente solo pochi secondi, a differenza del primo tempo di cattura del GPS che può richiedere da 2 a 3 minuti. Sebbene la precisione di posizionamento della tecnologia AGPS sia molto elevata e il tempo necessario per acquisire i segnali GPS per la prima volta sia breve, questa tecnologia presenta anche alcune carenze. Innanzitutto, il problema del posizionamento indoor non è ancora risolto in modo soddisfacente. Inoltre, il posizionamento dell'AGPS deve essere trasmesso più volte attraverso la rete (fino a sei trasmissioni unidirezionali), che si ritiene occupi una grande quantità di risorse aeree per gli operatori e genererà molto traffico per i costi dei consumatori. Inoltre, i telefoni cellulari AGPS hanno un certo onere aggiuntivo sul consumo energetico rispetto ai normali telefoni cellulari, il che riduce indirettamente il tempo di standby dei telefoni cellulari. Inoltre, a volte non è possibile ottenere segnali da più satelliti, solitamente a causa delle limitazioni dell'ambiente in cui si trova il ricevitore dell'antenna del telefono AGPS. In questo caso, la funzione AGPS non funzionerà correttamente.
Conoscendo il "metodo di implementazione dello sviluppatore" di questi metodi di posizionamento, lo sviluppatore potrebbe sudare dappertutto.L'app "mantiene la stazione base e il database WIFI da sola" come menzionato sopra?
Risposta: Certo che no. Nella pratica ingegneristica reale, ci sono due approcci tradizionali:
Uno dei mezzi: chiamare la capacità di posizionamento a livello di sistema
Indipendentemente dal sistema (IOS, Android, WP) che fornisce un insieme di capacità di posizionamento a livello di sistema, tali capacità di posizionamento corrispondono a un insieme di API a livello di sistema. In generale, questa API ha sempre le seguenti opzioni di precisione:
Alta precisione: se è possibile trovare i satelliti GPS, utilizzare il GPS per il posizionamento, altrimenti utilizzare il WIFI per il posizionamento.Se sia il WIFI che il GPS non riescono a localizzare correttamente, è possibile fornire solo il risultato del posizionamento in base alla stazione base.
Bilancia il consumo di energia: disabilita il GPS (perché è molto assetato di energia), usa prima il WIFI e usa la stazione base per il posizionamento se il WIFI non è disponibile.
Basso consumo energetico (posizionamento passivo): secondo le normative dei diversi sistemi, anche i metodi di implementazione sono diversi, ma generalmente condividono i risultati di posizionamento di altre app, ovvero altre app ottengono posizioni con alta precisione e consumo energetico bilanciato, quindi anche questa posizione viene anche inviata all'app che attualmente utilizza il "posizionamento a basso consumo", ovvero l'app non consuma ulteriore consumo di energia e il posizionamento è completato.
Tuttavia, dobbiamo ammettere che sui sistemi IOS e WP, poiché il sistema operativo non apre l'interfaccia per la lettura di stazioni base e WIFI, infatti, la capacità di posizionamento del sistema operativo ha formato un monopolio e gli sviluppatori non possono realizzare capacità di posizionamento indipendenti. Ciò porterà anche allo stesso errore di posizionamento di tutte le app contemporaneamente sui telefoni Apple e WP.
Metodo 2: chiama l'SDK di posizionamento di terze parti
Per i sistemi di telefonia mobile Android in grado di leggere pubblicamente le informazioni sulla stazione base e WIFI, i produttori di mappe hanno implementato il proprio SDK di posizionamento. La funzione di questo SDK di posizionamento è leggere le informazioni di posizionamento originali attraverso l'interfaccia di sistema, quindi interrogare Alla base attualmente scansionata stazioni e posizioni WIFI, viene infine calcolato un risultato di posizionamento più accurato e restituito allo sviluppatore tramite l'interfaccia SDK. Il vantaggio di questa operazione è che può rendere la capacità di posizionamento dell'app indipendente dal sistema di telefonia mobile.
Individuare la posizione dei telefoni cellulari di altre persone comporterà problemi di privacy, quindi il metodo di studio è consigliato solo per localizzare il luogo in cui si trovano anziani e bambini per garantire la sicurezza di anziani e bambini e non può essere utilizzato per attività illegali!
1. Metodo convenzionale
Allo stato attuale, il sistema di personalizzazione della maggior parte dei marchi di telefoni cellulari avrà una funzione di ricerca del telefono cellulare.Se altri marchi non dispongono di una funzione di ricerca del telefono cellulare ma desiderano individuare il telefono cellulare, possono farlo solo installando un'APP di terze parti. Attraverso la funzione di posizionamento del telefono cellulare fornita con l'APP di terze parti, è possibile individuare facilmente la posizione dei telefoni cellulari di altre persone.
2. Metodo speciale
Ottieni le autorizzazioni per i telefoni cellulari tramite l'impianto del programma cavallo di Troia per realizzare il posizionamento
Questo metodo ha molte autorizzazioni per ottenere il telefono cellulare dell'altra parte, non solo può ottenere la posizione, ma anche chiamate, messaggi di testo e record di chat.
