手機(jī)是怎么知道你的位置坐標(biāo)的？衛(wèi)星到底是怎么找到你的？這些看似深?yuàn)W的問題，答案就藏在簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式中！勾股定理、光速定理、長方體對(duì)角線計(jì)算公式中。

在了解這個(gè)問題之前我們先來了解一下衛(wèi)星定位系統(tǒng)！

01 衛(wèi)星定位系統(tǒng)

先說說定位系統(tǒng)，全球四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)：美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、歐洲“伽利略”系統(tǒng)、俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)和中國“北斗”系統(tǒng)。

美國全球定位系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GPS），是一個(gè)中距離圓型軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)（98%）提供準(zhǔn)確的定位、測(cè)速和高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)由美國國防部研制和維護(hù)，可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)精確的確定三維位置、三維運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的需要。該系統(tǒng)包括太空中的24顆GPS衛(wèi)星；地面上1個(gè)主控站、3個(gè)數(shù)據(jù)注入站和5個(gè)監(jiān)測(cè)站及作為用戶端的GPS接收機(jī)。

歐洲伽利略系統(tǒng)是歐洲計(jì)劃建設(shè)的新一代民用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，按照規(guī)劃伽利略計(jì)劃將耗資約27億美元，系統(tǒng)由30顆衛(wèi)星組成，其中27顆衛(wèi)星為工作衛(wèi)星，3顆為候補(bǔ)衛(wèi)星，衛(wèi)星高度為24126公里，位于3個(gè)傾角為56度的軌道平面內(nèi)，該系統(tǒng)除了30顆中高度圓軌道衛(wèi)星外，還有2個(gè)地面控制中心。

格洛納斯系統(tǒng)最早開發(fā)于蘇聯(lián)時(shí)期，后由俄羅斯繼續(xù)該計(jì)劃。該系統(tǒng)于2007年開始運(yùn)營，當(dāng)時(shí)只開放俄羅斯境內(nèi)衛(wèi)星定位及導(dǎo)航服務(wù)。到2009年，其服務(wù)范圍已經(jīng)拓展到全球。該系統(tǒng)主要服務(wù)內(nèi)容包括確定陸地、海上及空中目標(biāo)的坐標(biāo)及運(yùn)動(dòng)速度信息等。"格洛納斯"系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置為24顆衛(wèi)星，而18顆衛(wèi)星就能保證該系統(tǒng)為俄羅斯境內(nèi)用戶提供全部服務(wù)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。

02 手機(jī)定位怎么回事

目前手機(jī)定位技術(shù)主要有：基站定位技術(shù)，GPS定位技術(shù)和A-GNSS輔助衛(wèi)星定位技術(shù)。

基站定位原理：移動(dòng)電話測(cè)量不同基站的下行導(dǎo)頻信號(hào)，得到不同基站下行導(dǎo)頻的TOA(到達(dá)時(shí)刻)或TDOA(到達(dá)時(shí)間差)，根據(jù)該測(cè)量結(jié)果并結(jié)合基站的坐標(biāo)，一般采用三角公式估計(jì)算法，就能夠計(jì)算出移動(dòng)電話的位置。一般而言，移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的基站數(shù)目越多，測(cè)量精度越高，定位性能改善越明顯。

基站定位是利用基站對(duì)手機(jī)的距離測(cè)算來確定手機(jī)位置的，它不需要手機(jī)具有GPS定位能力，但是精度很大程度依賴于基站的分布及覆蓋范圍的大小，有時(shí)誤差會(huì)超過一公里。

GPS定位技術(shù)：現(xiàn)在的智能手機(jī)都帶有GPS芯片，GPS芯片通過對(duì)四顆衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定自己的位置坐標(biāo)，并將定位數(shù)據(jù)從空間坐標(biāo)形式轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度坐標(biāo)形式。

GPS精度很高，可以精確到十米甚至幾米內(nèi)，需要手機(jī)GPS芯片支持，不過，由于隨著位置移動(dòng)不斷接收GPS數(shù)據(jù)和計(jì)算位置，會(huì)增加設(shè)備耗電，且由于搜索衛(wèi)星初次定位時(shí)間過長而略顯不便。另外，衛(wèi)星信號(hào)覆蓋不好時(shí)，比如室內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致無法定位。

A-GNSS輔助衛(wèi)星定位技術(shù)融合了基站定位技術(shù)和GPS定位技術(shù)。這種定位方式下，手機(jī)可以首先通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獲取定位信息來實(shí)現(xiàn)快速搜索衛(wèi)星，然后通過衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算出位置，取長補(bǔ)短，可實(shí)現(xiàn)快速定位。

全方位手機(jī)定位追蹤：基于4個(gè)球面確定一個(gè)點(diǎn)的原理，手機(jī)在定位時(shí)需要4個(gè)參考點(diǎn)。在衛(wèi)星信號(hào)較好的地方，手機(jī)直接通過衛(wèi)星定位；在衛(wèi)星信號(hào)不好，手機(jī)可以通過2顆衛(wèi)星信號(hào)加2個(gè)基站信號(hào)進(jìn)行定位。

03 手機(jī)精確定位

手機(jī)定位最麻煩的事情是定位誤差，我們一般采用差分定位方法來修正誤差。

差分定位方法是通過手機(jī)最近的基站，基站里有高精密定位儀器，這個(gè)高精密定位儀器和四顆衛(wèi)星聯(lián)絡(luò)通信（前面說的手機(jī)GPS與四顆衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)通信），這樣就能知道手機(jī)位置大概誤差，通過這個(gè)誤差作用在你手機(jī)上，進(jìn)行手機(jī)位置的修正，這樣定位的效果就更準(zhǔn)確。（PS：一般民用衛(wèi)星定位精度控制在10米范圍之內(nèi)）

現(xiàn)在我們手機(jī)定位系統(tǒng)大部分采用的是美國GPS系統(tǒng)，但隨著我們國產(chǎn)北斗定位系統(tǒng)不斷完善提高，可預(yù)見的以后國產(chǎn)手機(jī)會(huì)越來越多使用國產(chǎn)北斗定位系統(tǒng)。對(duì)于手機(jī)定位這事大家生活中有沒有什么感觸，歡迎大家在下方評(píng)論留言。