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深度解析手机定位和GPS收星

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深度解析手机定位和GPS收星

作为户外助手的用户,我经常看到大家在讨论这个软件的使用问题,也学到不少有用的东西,今天我也为大家分享一些实用知识,欢迎围观。


定位漂移、记录轨迹拉直线、户外定位注意事项,答案全在这里!


内容目录:

一、手机定位类型和原理

二、各种定位类型的精度

三、户外定位注意什么

四、如何记录出一条漂亮的轨迹


其实相关的内容大部分都可以百度到,但在这里希望以通俗的方式,尽量不讲专业术语,介绍手机定位、卫星定位和记录轨迹等概念和知识,结合实际使用过程中的常见问题,为大家释疑解惑。


一、手机定位类型和原理

如今的智能手机绝大多数都带定位功能,手机上用到的定位类型主要包含两种:

1,GPS定位,这只是一个习惯叫法,实际上还包括北斗、格洛纳斯等卫星导航系统的定位,所以更准确的叫法应该叫卫星定位。其基本原理是,手机里包含一个用于接收卫星信号的定位模块,利用其接收到的卫星信号进行运算,计算得到经纬度、高度和速度等定位数据。

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天空中的卫星基本上均匀分布的,所以一个基本常识是,卫星定位应当尽可能面对更多的天空,越少遮挡对于接收信号运算越有利。手机能够接收到的卫星数越多、每颗卫星的信号强度越高,定位的效果就越好,体现在定位速度快、定位精度高。


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目前世界上有四大卫星定位系统,美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、中国的北斗、欧盟的伽利略。美国的GPS最早建成也最成熟,开始为军用,后来开放给民用,但民用精度低了很多。中国的北斗近些年发展很快,尤其北斗具备报文通讯的功能,非常值得期待。(要注意的是,目前有部分手机其定位功能已经能支持北斗定位系统,但也仅能接收其定位信号,而不能跟卫星通讯。要支持通讯功能,需要特别的北斗通讯设备,比如北斗海聊,两步路商城有这个设备:

(点击下列图片查看北斗海聊更多相关)

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v 小知识1 卫星定位(GPS定位)是不需要手机联网的,所以在户外完全没有手机信号的地方也不影响GPS收星定位。


v 小知识2  手机联网了对GPS定位还是有一定帮助的,尤其第一次定位,可以大大缩短首次GPS定位成功的时间。但定位成功了之后,网络对GPS定位的帮助就几乎可以忽略不计。


2,网络定位,包含基站定位和WIFI定位,为什么叫网络定位,是因为必须手机联网后才能进行定位。其基本原理是将手机收集到的运营商基站信息和周边的WIFI热点(并不需要连上wifi)的信息,都提交给定位服务器,由服务器比对已有的数据库数据并加以计算得出手机的定位位置。简单的说,在定位服务器那里收集存储了每个运营商基站和固定WIFI热点的位置,手机将周边有哪些运营商基站和WIFI告诉服务器,服务器就自然能告诉手机你在哪里。国内提供这种定位服务的有百度和高德等,全球有谷歌和苹果等。网络定位得出的定位数据里通常只有经纬度,而没有高度和速度数据。


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v 现学现用 在两步路户外助手的软件(安卓)里,也用到了网络定位,有人要问了,户外助手不是一定要开GPS的吗?实际上,户外助手只是在记录轨迹或导航等情况下才一定需要打开GPS。大家在室内第一次打开户外助手,通常也能很快就定到位,用的就是网络定位。怎么区分当前是网络定位还是GPS定位,安卓版可以看地图界面顶部栏经纬度后面的高度数据,如果是N/A就是网络定位,如果是具体的高度数据就是GPS定位。如下图。


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以上方法只适合安卓手机,苹果系统的定位方式稍微有些不同,下文会有解释。


二、各种定位类型的精度

GPS定位的民用精度理论是10米左右,通过定位模块的一些算法和技术手段,可以提高达到几米之内,但这是足够空旷的环境下,如果通常周边的收星环境差点,精度又会下降。当定位出来的位置跟实际位置产生较大偏差时我们称之为定位漂移。


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产生定位漂移除了环境因素外(下文会讲),主要是与手机中定位模块的算法策略有关。定位模块时刻都在接收卫星信号和运算定位,如果把一个漂移很大的位置(实际偏差200米)放出来告诉上层的应用软件,说这个位置可以用(误差只有10米),那上层的应用软件也会把这个位置当只有10米误差来用。定位模块需要同时兼顾定位速度(很快定位成功)和定位精度(误差小),但实际上在收星环境不好的情况下两者又不可同时兼得,所以有时候定位模块为了实现“很快定位成功”的目标,会把精度还没达到要求的定位数据放出来,从而就产生了所谓的定位漂移。所以定位漂移其实更多取决于定位模块的策略。


网络定位的精度,这里要区分说一下,在wifi较密集的环境下,可以得到非常精准的定位,基本上可以定位到某一栋楼。但在户外没有wifi的情况下,单纯只靠基站定位的话,会产生较大的偏差,通常会有几百米的偏差,多的可能偏差一两公里。所以网络定位仅仅只能用于定位,而不能用于室外的导航。


v 小知识3  手机平板(ipad或其他安卓平板)能不能定位?能不能用于GPS记录或导航?通常手机平板分wifi版(不能打电话)和3G/4G版(能打电话),所谓wifi版定义的是室内使用场景,只要能上网就可以进行网络定位,一般都不带GPS定位模块,离开了wifi环境就不能定位,当然更不能导航。3G/4G版平板其实就相当于一个普通智能手机,一般都会带GPS定位模块,跟智能手机一样,可以室外定位和导航。


三、户外定位注意什么

户外环境下,wifi和运营商网络都可能没有,户外定位主要靠卫星定位,哪些因素影响定位的效果:

1,手机本身的定位性能,主要由定位芯片和天线决定。定位芯片里又分能不能支持多个卫星导航系统的,目前大部分安卓智能手机大都是采用高通和联发科的芯片组,最近出的芯片组基本都支持多个卫星导航系统(GPS、北斗、格洛纳斯),华为有些机型采用的是自家芯片还不支持北斗,仅能支持GPS和格洛纳斯两个系统(大华为要加油!)。支持多个卫星系统的芯片当然定位性能要更好(能接收到的卫星数更多),但最终还是要看天线和手机整机的适配度,这个其实用户也不能决定什么,只能挑选在定位性能方面口碑好的手机。


v 小知识4 可以通过户外助手查看手机是否支持多个卫星系统。安卓版本点击地图右上的卫星图标图片8


未标题-1

(不支持北斗的手机)


未标题-2

(能支持北斗的手机)


2,环境因素,由前所述,卫星定位就是由终端(手机)接收天上卫星发射出来的信号,通过运算得到定位数据。一切遮挡或干扰的因素都可能影响收星定位的效果。如常见的几个因素:

1)天气因素,云层较厚时会影响收星效果;

2)在较密的树林里,树层会影响收星;

3)城市的高楼旁边,高楼除了会遮挡部分天空影响收星外,还会散射信号干扰收星定位;

4)在峡谷里或悬崖旁边,同样也会造成如城市高楼类似的影响;

5)在一些特殊设施(军事设施)旁,可能有干扰;

6)特殊地段,有些矿区或磁场异常的地方,可能收星都会不正常;

7)手机摆放的位置,最好放在背包的顶部,如果塞到背包最里层也会造成遮挡;

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3,软件方面,值得讲一下的是苹果系统和安卓系统的差别(应用软件在定位上面能做到的事情很少,定位这个事情主要取决于底层定位模块和系统软件)。苹果系统做得比较封闭,把GPS定位、基站定位和WIFI定位都封装起来,也不告诉应用软件它是怎么定位的。这样封装有好处,只要给应用软件一个位置权限,其他都不用管了,但也有坏处,在户外情况下,如果云层厚或树林密等收星环境不好,GPS定不了位,又没有wifi,这时候只能用基站定位,就可能定位到一个偏差很远的地方。虽然系统会告诉误差范围,但很多时候误差范围的这个数据并不准确。【户外助手苹果版在记录轨迹时已经过滤了误差较大的点】。


v 小知识5 户外助手软件升级并不会影响收星,认为升级导致收不到星或收星变差,这是错误的认知。完全收不到星,可能是权限没给或者没开GPS,收星变差需要更多从收星环境方面找原因。


四、如何记录出一条漂亮的轨迹

什么样的轨迹可以称为漂亮的轨迹?首先是完整,其次是细腻,第三是平滑。先说细腻和平滑,所谓细腻,就是运动过程的细节都记录到了,理论上说记录打点越密就越细腻,但会产生很多无用重复的点。户外助手的设置里可以设置打点的密度,但除非有特殊要求,使用默认的记录设置就好。所谓平滑就是没有多余的毛刺,如果要达到平滑,其实就是上面说的,手机定位性能尽可能好,收星环境尽可能好,不再赘述。有没有毛刺的轨迹对比图:

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(左图轨迹放大后有明显的毛刺,右图相对更平滑)


v 小知识6 里程计算的准确性跟轨迹的平滑度是有关的,轨迹越平滑里程总数越准确,而如果轨迹毛刺很多,里程总数会偏大很多。很多人可能遇到过,相同的路记录的里程数是不一样的,这个时候,其实可以放大轨迹看,谁的轨迹更平滑谁的结果就更准确。


这里重点要说的是怎么记录完整,很多用户可能都会遇到过,记录的轨迹中间拉直线了,这就是不完整。想要完整地记录整个户外过程的轨迹,需要保证的就两点:一是保证整个记录过程中户外助手程序在后台一直运行,二是保证整个记录过程中GPS定位不会被关闭掉。


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先说后台运行,因为记录轨迹的工作是由户外助手的程序完成的,如果户外助手程序被系统杀掉了,自然无法完成记录的工作。手机系统在资源紧张或者低电量的时候,会把它认为可以干掉的程序都干掉,户外助手就可能被误杀了。户外助手被误杀后有自启动的功能,但需要设置好手机,允许户外助手自启动。另外有些手机系统在关屏幕后直接会禁止程序后台运行,这个时候就需要设置允许户外助手后台运行。


再说GPS定位不要被关掉,很多手机在低电量的时候会提示用户是否进入省电模式,用户一确认进入省电模式,GPS定位就被关闭了,这时候即使户外助手程序还在后台运行,也无法继续记录了。户外助手在这种情况下会有语音播报(如果播报打开了的话):“GPS已关闭,将无法使用轨迹记录功能”,听到这个提示就需要检查一下是否GPS定位被系统关闭了。为避免出现GPS被关闭的情况,一个是设置好手机,二是在记录轨迹的时候尽量不要用省电模式(除非确认过省电模式下也不会关掉GPS定位)。


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最后,如何设置好手机?不同手机的设置方法不一样,可以参考户外助手里的:“我”--“设置”--“更多设置”--“设置好你的手机”的引导。


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1楼  2017-08-28 17:34:57 回复 举报 收藏