iOS定位原理和使用建议

看到很多网友讨论iOS设备定位的问题,这里将我们所了解的关于iPhone、iPad、iPod等的定位原理做详细的介绍,希望能为大家增加知识,减少误区,更好地使用…

看到很多网友讨论iOS设备定位的问题,这里将我们所了解的关于iPhone、iPad、iPod等的定位原理做详细的介绍,希望能为大家增加知识,减少误区,更好地使用iOS设备。

介绍之前,先声明一下关于地图加加的“偏移修正”功能,地图加加可以对齐中国地区(地点、线路和照片的)坐标和中国地图之间的偏移,这个是我国测绘法规要求的一个数学意义的偏移,每个地方的偏移是固定的,法定的,和当前定位的方式、定位的精度与准确度没有任何关系。即地图加加只对齐偏移,并不能提升、降低或者改变iOS定位的速度、精度和规则,也没有任何App可以做到或者说允许去做。

下文所有的定位误差、定位偏移、定位精度等描述都是针对iOS定位硬件而言,和地图加加或者任何一个app无关, 也适合iOS上所有的地图App的定位逻辑,包括苹果自带的地图app。

内容很长, 但是鉴于打字比看贴更辛苦, 大家就体谅一下, 鼓起勇气, 慢慢看噢. (转载请注明出处及秒酷-地图加加 官方论坛和网址.)

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iOS设备都可以使用哪些方式进行定位?
最早期的iPhone只支持 手机基站定位, 之后通过iOS软件升级引入了 WIFI定位, 而从iPhone 3G开始, iPhone手机就通过内置GPS处理芯片, 支持 GPS卫星定位 (准确地说, 应该是AGPS, 即:辅助GPS). 从iPhone 4开始,GPS换用了精确度更高,耗电更少的,灵敏度更高的芯片,而从iPhone4s和new iPad 3G版开始,增加了支持俄罗斯GLONASS卫星定位系统的支持。

下面详细列举了所有的设备和支持定位的情况:

定位模式有3种:
1、卫星定位
(1)GPS卫星定位:iPhone 3G/3GS/4/5,3G/4G版的iPad 支持
(2)GLONASS卫星定位:iPhone 4/5,3G/4G版的iPad 3/4/Mini 支持
2、手机基站定位
同1.1GPS卫星定位,即iPhone 3G/3GS/4/5,3G/4G版的iPad 支持
3、WIFI定位
所有iOS设备,包括Mac电脑也支持。

下面分别介绍下三种定位方式以及苹果在iOS系统中对其的优化:

手机基站定位:

原理:
每个手机基站都有一个标识符,iPhone或3G iPad可以搜集周围所有收到信号的基站和它们的标识符,通过联网发送到苹果云端服务器,再由服务器根据这些基站的的位置信息查询并计算出当前位置,然后返回给手机。因为基站信号辐射范围大,所以误差也大,在500米 ~ 几公里.

特点:定位速度最快, 耗电最少,误差几百上千米.

iOS优化:
无网基站定位:
传统的基站定位需要连接云端服务器,产生网络流量,iOS 4对其进行了优化,可以在没有网络连接时支持无网定位,因为苹果预先已经将一些重要基站(几十公里选一个)提前存储在iOS系统中,在无网情况下,不用上网也能通过这些本地基站信息定位到用户位置,但这个误差范围更大,在10公里到50公里。
无网基站定位的前提是:您的手机能接受到内置在手机中的那些“重要基站”的信号,不一定是您手机所属运营商,只要能收到信号就可以了。

下图为iOS 4支持的全球无网络连接基站定位的基站:
图片

WIFI定位:

原理
和基站定位原理差不多, iOS设备(或者Mac电脑)通过无线网卡手机周围所有的WIFI热点(不需要连接上,只需要有信号就行),获得它们的MAC地址,然后到苹果云端服务器查询这个热点是否已经登记,登记的话它的位置是多少,最后通过计算(多个热点折中)得到当前位置并返回给用户。只要收到手机信号的地方都可以基站定位,所以室内室外一样。

特点:WIFI定位速度、耗电和精度都介于基站和GPS之间,精度大概在几十米。(注意,WIFI定位的支持范围没有基站定位广,但是苹果的云端服务器一直在不断增加新的热点信息,使得热点定位支持的地区越来越多)

下图是iOS 4所有支持WIFI定位的地区:
图片

iOS优化:
无网WIFI定位:
传统的WIFI定位需要网络,但是iOS对其进行了优化,可以实现无网WIFI定位。原理时iOS设备在您有网络连接时,会大致定位出您的位置,并自动下载您所在地区周围(几个街区宽度或者更多)所有的WIFI热点的信息到本地。之后,当您在周围行走并WIFI定位的时候,即使没有网络,iOS照样可以利用之前下载的WIFI热点信息定位出您的位置。
这也是为什么有人号称WIFI无网可定位的原因,但注意:无网WIFI定位的前提是您在这个区域附近曾经成功上过网,如果初次到一个陌生的地方,是无法定位的哦。

关于自动下载的热点个数和范围,这个是苹果根据当地热点的密度动态决定的,当地热点很多时(如市中心),可能只下载几条街道范围的所有热点,当地热点密度很小时(例如海滨城市),可能会下载整个城市的所有热点。

下图是iOS自动在高密度地区下载周围热点信息的一个大概范围说明:
图片

GPS定位:

(GLONASS原理与此类似,不做额外介绍)

原理
这个是美国军方搞的, 军民两用, 但仍然完全受军方控制(比如可以随时随地设置某个地区收到的信号与否及其精度), 其原理就是:利用天上的卫星(共24颗)不断地广播信号, 地面的GPS接收设备收到信号后, 通过分析多个卫星信号,就可以计算出地球坐标, GPS保证全球任何一个地方(98%)都可以同时收到至少4个卫星的信号, 从而可以准确确定您的经纬度以及海拔位置. GPS定位精度可达10米以内, 不过这是美国军方控制的, 战争时期可能变的不稳定或者误报. (不过我国也有自己的系统, 北斗系统, 目前已经亚洲的覆盖, 还在推广中)

卫星定位必须要能收到卫星信号,因为卫星信号都是很微弱的,虽然iPhone 4开始提升了GPS硬件的灵敏度,但仍然需要在窗户旁,或者户外使用,才能确保卫星信号的强度和稳定性。

与基站定位和WIFI定位相比,GPS耗电最大,速度最慢,但是精度最高。

而iPhone的GPS与纯粹的GPS定位不同, 称为A-GPS, 即辅助GPS.(比GPS更优,不过GPS也分芯片和性能的,不是说所有的AGPS比所有的GPS都好)

因为GPS定位中最耗时、最耗电的就是获取当前天上的卫星信息,哪些卫星可见、在什么位置、时钟是多少等等,这个过程可能花费数十秒甚至几分钟,而AGPS就是利用网络,首先将基站定位或者WIFI定位获得的大概位置发到远程服务器,有服务器进行查询和计算,得出这个位置下当前卫星信息,反馈给iOS设备,iOS设备就可以直接用这些信息来接受卫星信号,不用自己去扫描分析了。这样可以极大提高定位速度,将初次定位时间缩短到1~2秒完成。

A-GPS优点是定位快,缺点是需要网络,但也只是在初次定位时需要网络,因为一旦卫星信息返回,在有限时间和范围内,这些信息无须改变,之后的GPS定位就不再需要联网,都是直接用这些卫星参数接受信息了。

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在iOS设备上,上述定位方式会综合应用,一般地,可能先按照最快的“无网基站定位”返回一个位置,当有网络连接时,在用有网基站定位更新位置,然后,利用AGPS上网查询卫星星图,最后,在能收到GPS信号的情况下,转为使用GPS定位。

根据当前信号情况和网络环境,iOS可能在上述方式之间反复迭代,不一定一致特定步骤或者方式,而且随着iOS升级,定位顺序和规则可能改变。

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常见问题:

1. 为什么我iPhone当前定位误差有几百或者上千米?
iPhone初始定位都是用基站或者无网基站定位,误差几百或几公里。之后,如果无法搜索到WIFI信号,或者无法搜索到卫星信号,就会一直是这个精度。
您可以打开WIFI功能(不用连上,只需要打开即可),或者到窗户边,或者户外以便收到卫星信号;
解决方法: 多等一会儿,开启数据流量(定位之后即可关闭),或者到户外去。

2. 为什么我的位置总是变来变去?
iOS根据当前网络环境,会不断调整和修正定位方式,可能您所处地区基站和WIFI信号太复杂或者太微弱,比如一会儿连上这个基站,一会儿连上另一个基站,导致iOS计算位置的时候不稳定。
解决方法: 打开WIFI功能,开启数据流量(定位之后即可关闭),或者到户外去。

3. 无手机信号可以定位吗?无数据流量可以定位吗?
对于iPhone或者3G/4G版iPad
情况1:【没有手机信号,没有WIFI信号,没有上网】则定位只能在户外利用GPS进行,初次定位时间可能很长,可能需要数分钟,之后定位正常。
情况2:【没有手机信号, 有WIFI信号,没有上网】如果之前在周围上过网,下载了附近的热点,则利用无网WIFI定位可以找到位置,否则,和情况1一样。
情况3:【没有手机信号, 有WIFI信号,可以上网】利用WIFI定位找到位置,并且在定位时还会下载大量的周围很大一个区域的所有WIFI热点信息,用于今后无网WIFI定位。
情况4:【有手机信号, 没有WIFI信号,没有上网】如果能收到iOS内置的“重要基站”的信号,则使用这些基站进行无望基站定位,否则,无法定位。
情况5:【有手机信号, 没有WIFI信号,可以上网】使用基站定位联网查询进行定位,同时可能会更新本地“重要基站”信息。
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对于iPad WIFI版:
情况1:【没有WIFI信号,没有上网】无法定位
情况2:【有WIFI信号,没有上网】如果之前在周围上过网,则利用无网WIFI定位可以找到位置,否则,无法定位
情况3:【有WIFI信号,可以上网】利用WIFI定位,并且在定位时还会下载周围很大一个区域的所有WIFI热点信息,用于今后无网WIFI定位

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