INÍCIOLocalizador Celular GPSComo o celular alcança o posicionamento? Como funciona?

Como o celular alcança o posicionamento? Como funciona?

Rastreador de celular GPS - Como rastrear a localização do número de telefone online

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Na era da Internet móvel, os telefones celulares tornaram-se padrão na vida de todos. Todos os tipos de aplicativos são instalados nesses telefones celulares e fornecem vários serviços, que mudaram completamente nossas vidas. Todos deveriam ter usado serviços de posicionamento. Por exemplo, muitas pessoas instalam software de posicionamento de celular para crianças ou idosos para evitar que idosos e crianças se percam. Isso será aplicado à tecnologia de posicionamento. Essa tecnologia fornece suporte auxiliar para muitos serviços de aplicativos.

Algumas pessoas vão contratar hackers para usar a tecnologia de "localização" para rastrear e localizar pessoas relevantes, violando a privacidade dos outros! Então, qual é exatamente o princípio dessa tecnologia? Como usar essa tecnologia para localizar rapidamente a localização de outras pessoas? Hoje, usaremos o conteúdo deste artigo para explicar em detalhes o "princípio e implementação do posicionamento do celular"!

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Como o celular alcança o posicionamento? Como funciona?

1. Tecnologia de posicionamento comumente usada

Agora existem 6 tipos de tecnologias de posicionamento em grande escala, que são divididas em duas categorias

Posicionamento por satélite: incluindo GPS, AGPS, Glonass, Beidou.

Posicionamento assistido no solo: incluindo posicionamento da estação base e posicionamento assistido por WiFi.

2. O princípio da tecnologia de posicionamento comum

Como o celular alcança o posicionamento? Como funciona?

posicionamento por satélite

Os sistemas comuns de posicionamento por satélite incluem GPS, Beidou, Galileo e Glonass. Embora os serviços fornecidos por esses sistemas sejam um pouco diferentes, os princípios de posicionamento por trás deles são os mesmos. Agora, o GPS mais usado é usado como exemplo para introduzir o posicionamento por satélite.

GPS (Global Positioning System) é o sistema de posicionamento global, que é um sistema de navegação e posicionamento por satélite estabelecido pelos Estados Unidos. Usando este sistema, os usuários podem obter navegação tridimensional, posicionamento e velocidade para todos os climas, contínuos e em tempo real medição em escala global Além disso, usando este sistema, o usuário também pode realizar transferência de tempo de alta precisão e posicionamento preciso de alta precisão.

1.1 Composição do sistema GPS

O sistema GPS inclui três partes: parte espacial - constelação de satélites GPS; parte de controle de solo - parte de monitoramento de solo; parte de equipamento do usuário - receptor de sinal GPS.

1.1.1 Satélites de trabalho GPS e suas constelações

21 satélites de trabalho e 3 satélites sobressalentes em órbita formam uma constelação de satélites GPS. A altura de 24 satélites é de 20200km do solo, o período de operação é de 11 horas e 58 minutos (tempo sideral 12 horas), eles são distribuídos uniformemente em 6 planos orbitais, a inclinação orbital é de 55 graus e os planos orbitais são de 60 graus Os satélites no avião estão separados por 90 graus. Quando o satélite passa pelo zênite, o tempo visível do satélite é de 5 horas. Em qualquer ponto da superfície da Terra a qualquer momento, em um ângulo de altitude superior a 15 graus, podem ser observados em média 6 satélites ao mesmo tempo, até 9 satélites. Para entender as coordenadas tridimensionais da estação de cálculo, quatro satélites GPS devem ser observados, o que é chamado de constelação de posicionamento.

1.1.2 Sistema de Monitoramento de Solo

Como o celular alcança o posicionamento? Como funciona?

Para navegação e posicionamento, os satélites GPS são um ponto conhecido dinâmico. A posição da estrela é calculada com base nas efemérides do lançamento do satélite - parâmetro que descreve o movimento do satélite e sua órbita. As efemérides transmitidas por cada satélite GPS são fornecidas pelo sistema de monitoramento terrestre. Se os vários dispositivos do satélite funcionam normalmente, e se o satélite está rodando ao longo da órbita predeterminada, deve ser monitorado e controlado por equipamentos terrestres. Outra função importante do sistema de monitoramento de solo é manter o horário de cada satélite, encontrar a diferença de relógio, e então enviar ao satélite pela estação de injeção de solo, e então o satélite é enviado ao equipamento do usuário pela mensagem de navegação.

O sistema de monitoramento terrestre do satélite de trabalho GPS inclui uma estação de controle principal, três estações de injeção e cinco estações de monitoramento. A função da estação de controle principal é calcular as efemérides do satélite e os parâmetros de correção do relógio do satélite de acordo com os dados de observação GPS de cada estação de monitoramento, e injetar esses dados no satélite através da estação de injeção; satélites, quando o satélite de trabalho falhar, despachar o satélite de backup para substituir o satélite de trabalho com falha; além disso, a estação de controle principal também tem a função de uma estação de monitoramento; a principal tarefa da estação de monitoramento é fornecer à estação de controle principal Dados de observações de satélite; a tarefa da estação de injeção é injetar a mensagem de navegação enviada pela estação de controle principal na memória do satélite correspondente.

1.1.3 Receptor de sinal GPS

Ele pode capturar os sinais dos satélites a serem medidos selecionados de acordo com um determinado ângulo de corte da altitude do satélite, rastrear a operação desses satélites, transformar, amplificar e processar os sinais GPS recebidos, de modo a medir os sinais GPS dos satélites para a antena receptora.Ele pode interpretar a mensagem de navegação enviada pelo satélite GPS e calcular a posição tridimensional da estação em tempo real, e até mesmo a velocidade e o tempo tridimensionais.

1.2 Princípio de posicionamento GPS

O princípio básico do sistema de navegação GPS é medir a distância entre os satélites com posições conhecidas e o receptor do usuário, e então a posição específica do receptor pode ser conhecida sintetizando os dados de vários satélites. Para conseguir isso, a posição do satélite pode ser encontrada nas efemérides do satélite de acordo com a hora registrada pelo relógio de bordo. A distância do usuário ao satélite é obtida registrando-se o tempo que o sinal do satélite leva para se propagar até o usuário e, em seguida, multiplicando-o pela velocidade da luz (devido à interferência da ionosfera na atmosfera, essa distância é não a distância real entre o usuário e o satélite, mas Pseudorange).

Quando o satélite GPS estiver funcionando normalmente, ele transmitirá continuamente a mensagem de navegação com o código pseudo-aleatório (pseudo código para abreviar) composto por 1 e 0 símbolos binários. A mensagem de navegação inclui efemérides de satélite, status de trabalho, correção de relógio, correção de atraso ionosférico, correção de refração atmosférica e outras informações. O papel da parte satélite do sistema de navegação GPS é transmitir continuamente mensagens de navegação. No entanto, como o relógio usado pelo receptor do usuário e o relógio de bordo do satélite nem sempre podem ser sincronizados, além das coordenadas tridimensionais x, y e z do usuário, uma variável t, ou seja, a diferença de tempo entre o satélite e o o receptor, é introduzido como uma incógnita., e então use 4 equações para resolver as 4 incógnitas. Portanto, se você deseja saber onde o receptor está localizado, deve ser capaz de receber pelo menos 4 satélites.

Resolver x, y, z et das quatro equações acima permite temporização e posicionamento. Método de posicionamento GPS, não precisa de um cartão SIM, não precisa se conectar à rede, desde que esteja ao ar livre, basicamente pode ser posicionado com precisão a qualquer hora, em qualquer lugar. Outros tipos de métodos de posicionamento por satélite são semelhantes ao GPS e não serão descritos novamente.

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Posicionamento da estação base

Posicionamento da estação base, também conhecido como LBS, Location Based Service.

2.1 Conceitos relacionados

Como os sinais na mesma faixa de frequência interferem uns com os outros, para evitar que estações base adjacentes interfiram umas nas outras, as estações base adjacentes escolherão canais diferentes (sinais em diferentes faixas de frequência) para se comunicar com dispositivos móveis. A figura acima é um diagrama esquemático de uma estação base móvel celular, e quaisquer duas estações base adjacentes têm diferentes bandas de frequência de comunicação. As estações base não existem isoladamente, e suas áreas de cobertura são transferidas umas para as outras para formar uma enorme rede de comunicação móvel.

Depois que o dispositivo móvel é ligado após a inserção do cartão SIM, ele buscará ativamente as informações da estação base ao redor e estabelecerá contato com a estação base. Na área onde o sinal pode ser pesquisado, o telefone celular pode pesquisar mais de um estação base, mas a distância é diferente A estação base com a distância mais próxima e o sinal mais forte será selecionada como estação base de comunicação. O resto das estações base não são inúteis. Quando a sua localização mudar, a intensidade do sinal das diferentes estações base mudará. Se o sinal da estação base A não for tão bom quanto o da estação base B, o celular se comunicará primeiro com estação base B para evitar que o link seja interrompido repentinamente. Comunicação, após coordenar o método de comunicação, ele passará de A para B. É por isso que também é um dia de espera, você consome mais energia no trem do que em casa, e o celular precisa procurar constantemente e se conectar à estação base. Toda vez que pego um trem, coloco meu telefone no modo avião, assisto a filmes e ouço músicas, que ainda podem durar muito tempo.

Nesta enorme rede móvel, de acordo com a célula em que você está, a estação base subordinada pode saber aproximadamente suas informações de localização. Se você adicionar alguns algoritmos de estimativa, poderá encontrar sua localização com mais precisão.

2.2 O princípio do posicionamento da estação base

O telefone móvel mede os sinais piloto de downlink de diferentes estações base e obtém o TOA (tempo de chegada) ou TDOA (diferença de tempo de chegada) dos pilotos de downlink de diferentes estações base. De acordo com os resultados da medição e as coordenadas da base estação, o algoritmo de estimativa de fórmula triangular é geralmente usado para calcular a localização do telefone móvel. O algoritmo de estimativa de posição real precisa considerar a situação do posicionamento da estação multibase (3 ou mais), então o algoritmo é muito mais complicado. De um modo geral, quanto mais estações base a estação móvel medir, maior será a precisão da medição e mais óbvia será a melhoria no desempenho de posicionamento.

A introdução acima é um pouco oficial e não muito fácil de entender. Para ser franco, quanto mais longe da estação base, pior o sinal. De acordo com a intensidade do sinal recebido pelo celular, a distância da estação base pode ser estimada aproximadamente. Quando o celular procura sinais de pelo menos três estações base ao mesmo tempo (a cobertura da rede atual é muito fácil. Uma coisa), você pode estimar aproximadamente a distância da estação base; a estação base é determinada exclusivamente na rede móvel e sua localização geográfica também é única e a distância entre as três estações base (três pontos) e o telefone móvel pode ser obtida, de acordo com o princípio de posicionamento de três pontos, você só precisa desenhar um círculo com a estação base como centro e a distância como raio A interseção desses círculos é a localização do celular. O mesmo vale para o princípio de posicionamento de três pontos do WeChat transmitido na Internet.

Quando a estação base é posicionada, o sinal é facilmente interferido, então a imprecisão de seu posicionamento é inerentemente determinada. A precisão é de cerca de 150 metros, e é basicamente impossível dirigir e navegar. A condição de posicionamento é que ele esteja em um local com sinais de estação base, o celular esteja no estado de registro do cartão SIM (não é possível ligar o wifi e desconectar o cartão SIM no modo avião), e deve receber sinais de 3 estações base, sejam internas ou não. No entanto, a velocidade de posicionamento é super rápida. Uma vez que haja um sinal, ele pode ser posicionado. Atualmente, o objetivo principal é entender de maneira rápida e geral sua localização sem GPS e sem wifi. Além disso, se não houver pacote de dados de localização da estação base em seu celular, você ainda precisará estar conectado à Internet.

Posicionamento Wi-Fi

  • Além do posicionamento da estação base, há outro método de posicionamento no solo que pode ser desconhecido para todos, ou seja, o posicionamento Wi-Fi. Todos nós sabemos que todo mundo que estiver online terá um endereço IP público. Essas posições de IP são registradas no sistema de rede.
  • Um endereço IP rastreia aproximadamente sua localização (a operadora pode ser mais precisa), mas há limitações para esse tipo de segmentação. Por um lado, muitas operadoras já utilizam a tecnologia NAT, que não necessariamente atribui um endereço de rede pública a cada usuário.
  • O posicionamento do Wi-Fi que mencionei é completamente diferente do posicionamento do endereço IP acima, que é baseado no endereço MAC do roteador Wi-Fi.
  • Cada AP sem fio (roteador Wi-Fi) tem um endereço MAC globalmente exclusivo e, em geral, os APs sem fio não se movem por um período de tempo.
  • Quando o Wi-Fi está ligado, o dispositivo de aquisição (como um telefone celular) pode procurar o sinal desse AP sem fio e obter seu endereço MAC e informações de intensidade do sinal.
  • O dispositivo de coleta carrega a informação para o servidor, e após o cálculo do servidor, ela é salva como o mapeamento de "MAC-latitude e longitude". Quando informações suficientes são coletadas, um enorme banco de dados de informações Wi-Fi é estabelecido no servidor.

Quando um dispositivo está em tal rede, os dados coletados que podem identificar APs podem ser enviados para o servidor de localização, e o servidor recupera a localização geográfica de cada AP e calcula o dispositivo com base na força de cada sinal. da estação base é devolvido ao equipamento do usuário.O método de cálculo é semelhante ao método de cálculo da posição de posicionamento da estação base.

Os provedores de serviços de localização devem atualizar e complementar constantemente seus próprios bancos de dados para garantir a precisão dos dados. Portanto, a questão é: como esses dados de mapeamento de localização de AP são coletados? Ele pode ser dividido em dois tipos - coleta ativa e envio do usuário.

Coleção ativa:a câmera do Google Street View, não esperava? É um dispositivo de coleta. Ele coleta o sinal sem fio ao longo do caminho e marca as coordenadas localizadas pelo GPS e o envia de volta ao servidor.

Envio do usuário:quando os usuários de telefones Android ativarem "Usar local de rede sem fio", eles serão solicitados a permitir o uso do serviço de localização do Google. Se permitido, as informações de localização do usuário serão coletadas pelo Google. O iPhone coletará automaticamente o endereço MAC Wi-Fi, informações de localização do GPS, código da estação base da operadora, etc., e os enviará para o servidor da Apple.

Assim como o posicionamento da estação base, o posicionamento Wi-Fi funciona bem em locais com APs densos. Se houver poucos APs, é difícil localizar com precisão. Em geral, o método de posicionamento Wi-Fi é difícil de implementar e a usabilidade e precisão não são altas. Portanto, é principalmente um método de posicionamento auxiliar.

Posicionamento A-GPS

Falando em assistência, estamos falando de A-GPS.

A-GPS, GPS assistido, sistema de posicionamento global assistido por satélite. Como o nome sugere, este é um aprimoramento do GPS.

AGPS (AssistedGPS: Assisted Global Satellite Positioning System) é uma combinação de GSM/GPRS e posicionamento de satélite tradicional, usando a estação base para enviar informações de satélite auxiliares para reduzir o tempo de atraso dos chips GPS para obter sinais de satélite. de chips GPS em satélites. O AGPS usa o sinal da estação base do telefone móvel, complementado pela maneira de conectar o servidor de posicionamento remoto para baixar os dados do satélite e, em seguida, coopera com o receptor de satélite GPS tradicional para tornar a velocidade de posicionamento mais rápida. É uma tecnologia que combina informações de estações base de rede e informações de GPS para localizar estações móveis. Usa GPS e estações base móveis para resolver o problema de cobertura GPS. Pode ser usado na segunda geração de redes G, C e redes 3G. usado em.

O sistema GPS comum é composto por satélites GPS e receptores GPS.Diferente do GPS comum, o AGPS também possui um servidor auxiliar de posicionamento no sistema. Em uma rede AGPS, o receptor pode obter assistência de posicionamento comunicando-se com um servidor de assistência. Como as tarefas entre o receptor AGPS e o servidor auxiliar são divididas entre si, o AGPS geralmente tem capacidade de posicionamento mais rápida e maior eficiência do que os sistemas GPS comuns e pode capturar rapidamente os sinais GPS. alguns segundos (o tempo de primeira aquisição de um receptor GPS simples pode levar de 2 a 3 minutos), e a precisão é de apenas alguns metros, que é maior que a precisão do GPS. A utilização de um receptor AGPS não precisa mais baixar e decodificar dados de navegação de satélites GPS, portanto, há mais tempo e poder de processamento para rastrear o sinal GPS, o que reduz o tempo para a primeira correção, aumenta a sensibilidade e maximiza a disponibilidade.

Etapas básicas do posicionamento AGPS

  • O telefone móvel AGPS primeiro transmite a sua própria informação de endereço de estação base para o servidor de posicionamento através da rede;
  • O servidor de posicionamento transmite informações de assistência GPS relacionadas com a localização (incluindo efemérides GPS, azimute, elevação, etc.) para o telemóvel de acordo com a localização aproximada do telemóvel;
  • O módulo AGPS do celular recebe o sinal GPS original de acordo com as informações auxiliares (para melhorar a capacidade TTFF do primeiro tempo de bloqueio do sinal GPS);
  • Depois de receber o sinal GPS original, o celular demodula o sinal, calcula o pseudo-alcance do celular para o satélite (o pseudo-alcance é a distância afetada por vários erros de GPS) e transmite as informações relevantes para o servidor de posicionamento pela rede;
  • O servidor de posicionamento completa o processamento de informações de GPS de acordo com as informações de pseudo-alcance de GPS transmitidas e informações auxiliares de outros dispositivos de posicionamento (como estações de referência GPS diferencial, etc.) e estima a localização do telefone móvel;
  • O servidor de localização transmite a localização do celular para um gateway de localização ou plataforma de aplicativo (como um aplicativo de GPS no celular) por meio da rede.

A vantagem do AGPS está principalmente em sua precisão de posicionamento. Em áreas abertas, como ao ar livre, sua precisão pode chegar a cerca de 10 metros em ambiente de trabalho normal de GPS, o que pode ser chamado de tecnologia de posicionamento com a maior precisão de posicionamento atual. Outra vantagem é que o tempo para a primeira captura de um sinal de GPS geralmente é de apenas alguns segundos, ao contrário do GPS, que pode levar de 2 a 3 minutos para a primeira captura. Embora a tecnologia AGPS tenha alta precisão de posicionamento e pouco tempo para capturar o sinal GPS pela primeira vez, essa tecnologia também apresenta algumas deficiências. Em primeiro lugar, o problema do posicionamento interno ainda não pode ser resolvido satisfatoriamente. Além disso, a implementação do posicionamento do AGPS deve ser transmitida através de múltiplas redes (até seis transmissões unidirecionais), o que se considera que ocupa muitos recursos aéreos para as operadoras, além de gerar muito tráfego para os consumidores. Além disso, os telefones móveis AGPS têm uma certa carga extra no consumo de energia do que os telefones celulares comuns, o que diminui indiretamente o tempo de espera dos telefones celulares. Além disso, às vezes é impossível obter sinais de vários satélites, geralmente devido às limitações do ambiente em que o receptor da antena do telefone AGPS está localizado. Neste caso, a função AGPS não funcionará bem.

Como os desenvolvedores alcançam o posicionamento do celular?

Conhecendo o "método de implementação do desenvolvedor" desses métodos de posicionamento, os desenvolvedores podem estar suando. O aplicativo está "mantendo a estação base e o banco de dados WIFI sozinho" como mencionado acima?

Resposta: Não, claro, na prática real de engenharia, existem duas abordagens principais:

Um dos meios: chamar a capacidade de posicionamento no nível do sistema

Não importa qual sistema (IOS, Android, WP) forneça um conjunto de recursos de posicionamento no nível do sistema, esses recursos de posicionamento correspondem a um conjunto de APIs no nível do sistema. De modo geral, essa API sempre terá as seguintes opções de precisão :

Alta precisão: Se os satélites GPS puderem ser encontrados, use o posicionamento GPS, caso contrário, use o posicionamento WIFI. Se o WIFI e o GPS não puderem ser posicionados com sucesso, o resultado do posicionamento só poderá ser fornecido de acordo com a estação base.

Equilibre o consumo de energia: desative o GPS (porque consome muita energia), use o WIFI primeiro, se o WIFI não estiver disponível, use a estação base para o posicionamento.

Baixo consumo de energia (posicionamento passivo): De acordo com as regulamentações de diferentes sistemas, os métodos de implementação também são diferentes, mas geralmente compartilham os resultados de posicionamento de outros aplicativos, ou seja, outros aplicativos obtêm a posição com alta precisão e consumo de energia equilibrado, então essa posição também será enviada para o aplicativo que atualmente usa "posicionamento de baixa potência", ou seja, o aplicativo completará o posicionamento sem consumir consumo adicional de energia.

No entanto, temos que admitir que em sistemas IOS e WP, porque o sistema operacional não abre a interface para leitura de estações base e WIFI, de fato, a capacidade de posicionamento do sistema operacional formou um monopólio e os desenvolvedores não podem obter recursos de posicionamento independentes.. Isso também leva ao mesmo erro de posicionamento para todos os aplicativos ao mesmo tempo nos telefones Apple e WP.

O segundo método: chame o SDK de posicionamento de terceiros

Para o sistema de telefonia móvel Android que pode ler informações da estação base e WIFI publicamente, o fabricante do mapa implementou o SDK de posicionamento. Para a estação base e a posição WIFI atualmente digitalizadas, um resultado de posicionamento mais preciso é finalmente calculado e retornado ao desenvolvedor por a interface do SDK. A vantagem disso é que a capacidade de posicionamento do aplicativo pode ser separada da dependência do sistema de telefonia móvel.

3. Como localizar a localização do celular de alguém?

Localizar a localização de telefones celulares de outras pessoas envolverá questões de privacidade, portanto, o método do clube de aprendizagem é recomendado apenas para localizar o paradeiro de idosos e crianças para garantir a segurança de idosos e crianças, e não pode ser usado para atividades ilegais!

1. Método convencional

Actualmente, o sistema de personalização da maioria das marcas de telemóveis terá a sua própria função de pesquisa de telemóveis, e se outras marcas não tiverem a sua própria função de pesquisa de telemóveis mas quiserem localizar o telemóvel, só poderão consegui-lo instalando um terceiro -Parte APP. Através da função de localização do telefone móvel do APP de terceiros, você pode localizar facilmente a localização dos telefones celulares de outras pessoas.

2. Método especial

Obtenção de permissões de celular por meio da implantação do programa Trojan para obter o posicionamento

Dessa forma, há muitas permissões para obter o celular da outra parte, não apenas a localização, mas também os registros de chamadas, mensagens de texto e bate-papo.