這有可能是一篇關于GPS定位寫得最詳實清晰的文章之一（1）

文章來源：http://www.5ad5.com 發布時間：2020-04-29 瀏覽次數：127

介紹篇

過去，如果你的女友是個路癡，大概會有這樣的對話……

——你在哪兒呢？

——啊？我在馬路上啊。

——有什么特征？

——頭頂有個月亮。

——你旁邊有什么啊？

——有個路燈。

——有沒有路牌啊？路牌上寫的什么？

——我看看啊。還真的有，上邊寫著“禁止停車 違者罰款”。

——姑奶奶，我真是服了你了……

——哼，你是不是不愛我了，你肯定是不愛我了，你是不是喜歡上了新來的那個前臺？

——。。。

——我跟你說那個前臺是個偽娘！（開啟八卦模式）還有還有，小王買了個新口紅真好看，你也給我買好不好……

——（一臉崩潰的表情）

（路人甲：你是不可能有女友的！）

現在，如果你的女友是個路癡……

——你在哪兒啊？

——我發定位給你！乖乖的來接老娘。

——遵命。。。

作為一個標準路癡，曾經有N次陷入絕境黑歷史。正所謂：手持一紙地圖，雙眼緊盯道路，環顧四周茫然，我現身在何處？

后來隨著智能手機的普及，我以為情況能有所改善，后來才發現是我想多了——為嘛xx地圖、xx導航還是總讓我往死胡同里跑，非讓我開車過湖？

再后來，隨著手機操作系統的迭代，芯片的升級，定位才慢慢變得精準、可靠。我再也不用湖里游泳了……當然，這都是后話了。

（哥開的不是車，是！寂！寞！）

慢慢的隨著了解的深入，才明白原來定位有這么多區別，里邊的學問可大著呢。

定位給方式有很多種，室外定位有基站定位，衛星定位等方式；室內定位有BLE、RFID、Wi-Fi等方式；還有其他IP定位，慣性導航等等方式。

“需后端支持”指需要連接到服務器進行數據解析，才能獲得定位結果；

“需專有后端支持”指可能需要付費才能獲得相關數據，終端設備才可以進行定位。

本文咱們就說說和物聯網關系最密切的衛星定位那些事兒。

眾多衛星定位系統中，最廣為人知的就是GPS (Global Positioning System)了。它是美國在1958年開始研發，1964年投入使用，1994年實現全球覆蓋的全球衛星定位系統。

GPS由24顆工作星和4顆備用星組成。衛星工作在互成55度的6條高度為2.02萬KM的非同步軌道上。如此一來，在全球的任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的GPS衛星。GPS衛星向地球發射導航電文（系統時間、星歷、歷書、衛星時鐘修正參數、導航衛星健康狀況、電離層延時參數等內容），GPS終端收到衛星發送的數據，經解算即可確定當前位置，并以NMEA0183格式，WGS-84坐標系輸出數據。 

也許有的讀者會問，萬一衛星壞了怎么辦，GPS豈不是要失準了？其實這個擔心是多余的啦，軌道上不僅有備用衛星，每年NASA也會委托Space X補發和替換壽終的衛星。

當然，衛星定位系統不是GPS一家獨大的。只是因為GPS的先驅地位，所以很多人也都習慣性的把所有衛星定位系統都稱之為“GPS”。

畢竟，使用GPS衛星之時，就是被美國鉗制之日。GPS衛星是被美國軍方控制的，他們可以隨意調節某地區的定位精度（如中東地區），甚至讓終端設備解算結果南轅北轍。而且GPS衛星是單向廣播的，不具備雙向通信能力，功能略顯單一。

有鑒于此，很多國家也都在建設或已建成衛星定位系統。如中國的北斗(BeiDou)、歐洲的伽利略(Galileo)、俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)、印度的IRNSS等。

目前，中國的BeiDou北斗已經具備商用能力。配合基準站，甚至能給客戶提供精確到毫米的定位服務。同時，BeiDou北斗也彌補了GPS的不足，具備短報文能力（驢友、海航必備。絕非手機的基站可比擬，只是資費超超超感人）。

既然太空中有那么多衛星，又有那么多種不同的衛星定位系統，那么如何知道某一片區域是否有定位衛星覆蓋，以及有哪些衛星覆蓋呢？Android手機請在應用商店搜索“GPS Data+”并安裝，打開后即可看到當前正在使用的定位衛星：

由于智能手機操作系統、定位芯片、天線、算法的差異，所以并不能搜索到所有用于定位的衛星系統。通常來說，智能手機只能搜到并使用部分（如圖，即GPS+Beidou+GLONASS+QZSS，沒有Galileo、IRNSS）。

各導航系統不同頻段的工作頻率

觀察一下表格，我們可以發現，日本簡直是太“雞賊”了——L1 C/A、L1C、L2C、L5信號跟GPS衛星信號是完全兼容的，同時L1-SAIF還可以給日本地區提供高精度定位服務；LEX信號頻點和歐洲Galileo系統的E6頻點重合。也就是說，日本的QZSS當前可以作為GPS的補充，日后等到Galileo系統正式提供服務，QZSS也能實現Galileo系統的補充。

接下來進入喜聞樂見的“你問我答”環節：

Q：為什么有的時候手機定位還是很慢？

A：信號問題、基帶問題等，一切皆有可能。如果想要提高定位精度，最簡單方式就是——買！個！新！手！機！

Q：我想試試伽利略，有沒有支持的手機呢？

A：華為有部分機型支持。

Q：小米8劉海屏不好看啊，你看VIVO NEX多美。對了，小米8說是支持GPS雙頻定位（L1、L5）的手機，好像很牛逼，能做到厘米級定位嗎？

A：不能。沒有基準站的支持，雙頻頂多是減小誤差，對高精度定位無助。所以，還是洗洗睡吧。

Q：北斗的短報文資費究竟有多感人？

A：十幾塊一條吧。你可以去某貓、某寶查看一下報價。

至于說語音通信，也有海事衛星電話可用，不同國家資費不同，從十幾塊到幾十塊一分鐘；什么？你想用衛星上網？按量計費$10/1M，怎么樣，用的起嗎？

Q：既然已有GPS，為什么還要重造輪子？

A：因為GPS的L1、L5是民碼，大眾可用，但是美軍曾經在戰時關閉過某些戰區的數據覆蓋，為了避免這種被人卡住喉舌的尷尬，所有必要發展自己的衛星定位系統。

Q：衛星定位系統只在地表有用嗎？

A：非也。負海拔地區（只要有信號）、空中、甚至大氣層外都可以。需要注意的是，水體、巖石等密度高的物體內無法使用。

大氣層外使用，還要注意廣義相對論對時鐘造成的影響。

Q：《007 明日帝國》中，大反派使用了某種很牛逼的設備，通過某些手段改變了衛星參數，劫持了一艘船，這種事情可能發生嗎？

A：這種事情，世界上已經發生過了。

因為GPS信號沒有認證方式，且信號極弱，非常容易被劫持。例如HackRF One就可以模擬并發射GPS信號；甚至讓大疆無人機在禁飛區起飛。

伊朗也是用過類似的技術，成功捕獲美國的無人機。

Q：最少搜到多少顆衛星才能定位成功呢？

A：因為采用三角定位的原理，所以至少3顆衛星才能實現精準定位；具體要求如下：

Q：你為什么懂得那么多啊？

A：大概是因為我比高吧。