如何确定手机gps，GPS全称为全球卫星定位系统，是一种能够精确测量接收设备在地球上的位置的卫星导航系统。随着智能手机逐渐普及，GPS定位技术已经成为手机上不可或缺的功能之一。在如今的社会中，无论是导航、定位、路线规划还是相关应用，都需要GPS的支持。那么如何确定手机GPS的定位精度呢？本文将详细阐述GPS定位技术原理，希望给广大读者带来一些启示和思考。
GPS定位技术原理详解
介绍篇——你在哪儿呢？
——啊？我在马路上啊。
——有什么特征？
——头顶有个月亮。
——你旁边有什么啊？
——有个路灯。
——有没有路牌啊？路牌上写的什么？
——我看看啊。还真的有，上边写着“禁止停车 违者罚款”。
——姑奶奶，我真是服了你了……
——哼，你是不是不爱我了，你肯定是不爱我了，你是不是喜欢上了新来的那个前台？
——。。。
——我跟你说那个前台绝对是个伪娘！（开启八卦模式）还有还有，小王买了个新口红真好看，你也给我买好不好……
——（一脸崩溃的表情）
（路人甲：你是不可能有女友的！）
现在，如果你的女友是个路痴……
——你在哪儿啊？
——我发定位给你！乖乖的来接老娘。
——遵命。。。
作为一个标准路痴，曾经有N次陷入绝境黑历史。正所谓：手持一纸地图，双眼紧盯道路，环顾四周茫然，我现身在何处？
后来随着智能手机的普及，我以为情况能有所改善，后来才发现是我想多了——为嘛xx地图、xx导航还是总让我往死胡同里跑，非让我开车过湖？
再后来，随着手机操作系统的迭代，芯片的升级，定位才慢慢变得精准、可靠。我再也不用湖里游泳了……当然，这都是后话了。
慢慢的随着了解的深入，才明白原来定位有这么多区别，里边的学问可大着呢。
定位给方式有很多种，室外定位有基站定位，卫星定位等方式；室内定位有BLE、RFID、Wi-Fi等方式；还有其他IP定位，惯性导航等等方式。
“需后端支持”指需要连接到服务器进行数据解析，才能获得定位结果；
“需专有后端支持”指可能需要付费才能获得相关数据，终端设备才可以进行定位。
本文咱们就说说和物联网关系最密切的卫星定位那些事儿。
众多卫星定位系统中，最广为人知的就是GPS (Global Positioning System)了。它是美国在1958年开始研发，1964年投入使用，1994年实现全球覆盖的全球卫星定位系统。
GPS由24颗工作星和4颗备用星组成。卫星工作在互成55度的6条高度为2.02万KM的非同步轨道上。如此一来，在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的GPS卫星。GPS卫星向地球发射导航电文（系统时间、星历、历书、卫星时钟修正参数、导航卫星健康状况、电离层延时参数等内容），GPS终端收到卫星发送的数据。经解算即可确定当前位置，并以NMEA0183格式，WGS-84坐标系输出数据。
也许有的读者会问，万一卫星坏了怎么办，GPS岂不是要失准了？其实这个担心是多余的啦，轨道上不仅有备用卫星，每年NASA也会委托Space X补发和替换寿终的卫星。
当然，卫星定位系统不是GPS一家独大的。只是因为GPS的先驱地位，所以很多人也都习惯性的把所有卫星定位系统都称之为“GPS”。
毕竟，使用GPS卫星之时，就是被美国钳制之日。GPS卫星是被美国军方控制的，他们可以随意调节某地区的定位精度（如中东地区），甚至让终端设备解算结果南辕北辙。而且GPS卫星是单向广播的，不具备双向通信能力，功能略显单一。
有鉴于此，很多国家也都在建设或已建成卫星定位系统。如中国的北斗(BeiDou)、欧洲的伽利略(Galileo)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、印度的IRNSS等。
目前，中国的BeiDou北斗已经具备商用能力。配合基准站，甚至能给客户提供精确到毫米的定位服务。同时，BeiDou北斗也弥补了GPS的不足，具备短报文能力（驴友、海航必备。绝非手机的基站可比拟，只是资费超超超感人）。
既然太空中有那么多卫星，又有那么多种不同的卫星定位系统，那么如何知道某一片区域是否有定位卫星覆盖，以及有哪些卫星覆盖呢？Android手机请在应用商店搜索“GPS Data+”并安装，打开后即可看到当前正在使用的定位卫星：
由于智能手机操作系统、定位芯片、天线、算法的差异，所以并不能搜索到所有用于定位的卫星系统。通常来说，智能手机只能搜到并使用部分（如图，即GPS+Beidou+GLONASS+QZSS，没有Galileo、IRNSS）。
各导航系统不同频段的工作频率
观察一下表格，我们可以发现。日本简直是太“鸡贼”了——L1 C/A、L1C、L2C、L5信号跟GPS卫星信号是完全兼容的，同时L1-SAIF还可以给日本地区提供高精度定位服务；LEX信号频点和欧洲Galileo系统的E6频点重合。也就是说，日本的QZSS当前可以作为GPS的补充，日后等到Galileo系统正式提供服务，QZSS也能实现Galileo系统的补充。
接下来进入喜闻乐见的“你问我答”环节：
Q：为什么有的时候手机定位还是很慢？
A：信号问题、基带问题等，一切皆有可能。如果想要提高定位精度，最简单方式就是——买！个！新！手！机！
Q：我想试试伽利略，有没有支持的手机呢？
A：华为有部分机型支持。
Q：小米8刘海屏不好看啊，你看VIVO NEX多美。对了，小米8说是全球第一个支持GPS双频定位（L1、L5）的手机，好像很牛逼，能做到厘米级定位吗？
A：不能。没有基准站的支持，双频顶多是减小误差，对高精度定位无助。所以，还是洗洗睡吧。
Q：北斗的短报文资费究竟有多感人？
A：十几块一条吧。你可以去某猫、某宝查看一下报价。
至于说语音通信，也有海事卫星电话可用，不同国家资费不同，从十几块到几十块一分钟；什么？你想用卫星上网？按量计费$10/1M，怎么样，用的起吗？
Q：既然已有GPS，为什么还要重造轮子？
A：因为GPS的L1、L5是民码，大众可用，但是美军曾经在战时关闭过某些战区的数据覆盖，为了避免这种被人卡住喉舌的尴尬，所有必要发展自己的卫星定位系统。
Q：卫星定位系统只在地表有用吗？
A：非也。负海拔地区（只要有信号）、空中、甚至大气层外都可以。需要注意的是，水体、岩石等密度高的物体内无法使用。
大气层外使用，还要注意广义相对论对时钟造成的影响。
Q：《007 明日帝国》中，大反派使用了某种很牛逼的设备，通过某些手段改变了卫星参数，劫持了一艘船，这种事情可能发生吗？
A：这种事情，世界上已经发生过了。
因为GPS信号没有认证方式，且信号极弱，非常容易被劫持。例如HackRF One就可以模拟并发射GPS信号；甚至让大疆无人机在禁飞区起飞。
伊朗也是用过类似的技术，成功捕获美国的无人机。
Q：最少搜到多少颗卫星才能定位成功呢？
A：因为采用三角定位的原理，所以至少3颗卫星才能实现精准定位；具体要求如下：
Q：你为什么懂得那么多啊？
A：大概是因为我比高吧。
定位篇有的人会问，既然天上多卫星，为什么我看输出结果只是用了其中有限的几个呢？这是因为单片机使用的小尺寸的陶瓷天线，一般只能做到兼容2个频段（一般软件上也是多选2），无法做到同时兼容3个频段。所以通常是单选GPS或北斗；或者是GPS+北斗、GPS+GLONASS等两两组合的方式。
有的开发者实测时发现，为什么代码无误，但是定位模块就是搜不到卫星，无法定位呢？
实际上排查这种问题既简单，又复杂。之所以说简单的，是因为搜不到卫星唯一的原因就是信号问题。复杂是因为即便知道了病因，开发者也可能会觉得束手无策。
信号问题，那就是“卫星→天线→模块→代码→输出”的某个环节出现异常了。在这里，结合“望闻问切”的方法，针对可能出现的问题逐项击破。
首先，开发者应谨记，任何时候都应该避免空间上存在异物遮蔽天线（如树木、建筑、高架桥），物理上存在金属外壳等遮挡天线等情况（如铝壳、铁壳）。应确保测试环境是空旷的，无遮挡的，信号良好的。
之所以一直在强调天线、信号、无遮挡，是因为卫星的发射功率并不大，信号到达地面时已经很弱。这种信号强度相当于1.6万公里外一个25瓦的灯泡发出的光。再做个比喻，它比电视机天线所接收到的功率还要低10亿倍。
信号弱、无信号，都会表现为无法定位，或者定位慢。那么，如何判断究竟是信号问题导致的定位慢，还是真·无信号呢？观察模块输出的GGA、RMC和GSA：
如果GGA中的UTC时间错误，定位指示为0，卫星数目不为0；或者RMC的UTC时间错误，日期错误；GSA中卫星数目不为0，但是载噪比都很低，则可能是搜星慢，定位慢，信号差；如果GGA中的UTC时间错误，定位指示为0，卫星数目始终为0；或者RMC的UTC时间错误，日期错误；GSA完全没有任何有效输出，则可能是完全无信号。对于搜星慢，定位慢，信号差的情况，应改善天线设计，保证天线面朝上的安装使用状态；并且天线周边没有金属物件遮挡，无射频干扰；在空间容许的情况下尽量选择大尺寸的陶瓷天线，必要时应使用有源天线。
对于完全无信号的情况，大概率是天线设计错误。譬如，没有给有源天线开启供电，错误使用天线型号（如芯片仅支持GPS，天线仅支持北斗；错误的使用GSM天线接收信号）等。
还有一种常见情况是开发者在室内（含窗口、窗台）进行测试，这是不行的。因为室内没有卫星信号，并不能实现定位。
如果开发者不便于去户外进行测试，可以在某宝搜索“GPS 转发”并购买相关设备。这样一来，开发者就不用“风吹日晒，饱经风雨”的，“不辞辛劳”的在户外调试啦。
接下来进入大快人心的“你问我答”环节：
Q：有没有体积小、信号好强的天线？
A：鱼和熊掌不可兼得。只有最适合的，没有最好的。
Q：NMEA-0183哪里格式说明呢？
A：请上网自行下载。
Q：GNSS和GPS什么关系啊？
A：严格来说，GPS∈GNSS。
所有的卫星定位系统都是可以称之为GNSS，GPS是GNSS的子集。
这一点在输出中也有体现，例如：GNGGA，GPGGA，BDGGA，即“混合定位”（多卫星系统）、“GPS定位”、“北斗定位”。
语句标识符：
Q：GGA、RMC、RSV有什么分别？
A：都是NMEA-0183标准的要求。他们的释义如下：
Q：UTC时间有办法换算成当地时间吗？
A：陆地的话，因为很多国家可能跨越非常多的时区，却使用统一时间，所以只能查表啦（如北京时间UTC+8）。如果是海洋，则根据经度计算时区。
Q：有没有手机能用的，测试GPS的，比较牛逼的app？
A：Android：GPS Status；GPS Test+；GPS Data+
iOS：GPS Test+
Q：为什么手机定位那么快那么准，定位模块那么慢，误差还很大？
A：因为手机是牺牲个人隐私为前提的多重定位（基站+WiFi+蓝牙+GPS+AGPS+历史数据），而模块只是用GPS天线，所以显得略慢一些。但是使用“AGPS辅助定位”后，一样可以做到秒定位。
Q：你为什么懂得那么多啊？
A：大概是因为我比较富吧。
PS: 那么，怎么使用“AGPS辅助定位”呢？请关注下文哦。
秒定位篇为什么信号极好的情况下，定位速度也不快？有没有办法实现“秒定位”呢？答案当然是肯定的啦。
常规情况下，定位模块上电开机后，通过天线搜索卫星，解析卫星发射的数据（导航电文），然后内部生成星历，再经过复杂的计算，从而得到当前精确的位置（3D Fix）。这个过程称之为“冷启动”。根据信号强度、芯片运算能力，通常耗时几十秒到几分钟不等。
这个过程中，搜星+生成星历文件耗时最久。
不过有的读者可能会问，为什么有的时候定位模块只用了几秒就成功定位了呢？原因有二：
1、非“冷启动”方式，即“温启动”或“热启动”；
2、使用了AGPS辅助定位。
那么，“冷启动”、“温启动”和“热启动”有什么区别呢？也许大家会以为，这里的“X启动”和电脑的开机、待机（睡眠）、重启近似吧？实际上并非如此哦。由于卫星所处空间位置、终端设备所处地表位置是不固定的，所以此处的“X启动”都是以最后一次定位时间和位移距离作为判断依据的：
*自主秒定位：根据模块内保存的星历，实现快速搜星、定位。
*辅助秒定位：使用AGPS辅助，实现快速搜星、定位。
也就是说，“温启动”和“热启动”情况下，定位模块是可以实现自主秒定位的。
那么，什么又是“AGPS辅助定位”呢？在传统GPS定位方式中，定位模块需要全频段搜索以找到可用卫星，因而耗时较长。而“AGPS辅助定位”方式，是通过网络直接下载当前地区的可用卫星星历数据，并将之发送给定位模块，定位模块只搜索特定的卫星，从而提高了搜星速度，减少设备耗电。
举个例子：冷启动像是多项选择题，要把所有选项计算一遍，才能找到正确答案；而“AGPS辅助定位”就像是作弊器，排除掉了很多错误答案，只要计算少数几个即可。从而提高效率和准确率。
不过，这个世界上没有圣杯，“AGPS辅助定位”不是万金油。它的应用条件还是需要比较苛的：
卫星信号接收条件必须良好，至少可观测到4颗卫星（如果有条件，推荐使用有源天线）；定位芯片必须支持AGPS辅助定位；必须可以准确获取当前地区星历数据；如果是冷启动，需要等待通信芯片附着成功，接收到星历数据后，传输给定位模块；如果是温启动/热启动，亦需要重新搜星；由此可见，只有上述条件满足的时候，才能实现秒定位。如果是冷启动 + GPRS附着传输星历数据，实际上需要等待的时间也不短呢（甚至有可能定位模块已经3D Fix，GPRS才刚刚附着成功，把星历数据发过来）。
接下来进入普天同庆的“你问我答”环节：
Q：我的模块没有GPS芯片，能否使用“AGPS辅助定位”实现定位？
A：当然不行。这个问题就相当于“我有增压器，没有发动机，能跑100迈吗”一样。“AGPS辅助定位”，只是辅助加速定位，而不是一项独立可用的定位服务。
Q：“AGPS辅助定位”能否提高定位精度？
A：不能，它只能加快定位速度。无法提升定位精度。
Q：如何根据NMEA-0183判断AGPS是否成功写入了呢？
A：看GGA、RMC的UTC时间是否被修正，看GSV数据是否生成；
Q：“AGPS辅助定位”的星历文件消耗流量多吗？
A：很少，几k而已。
Q：星历文件是否需要定期更新？更新频率是多少？
A：需要根据自己的情况进行分析。如果是冷启动后，不关闭定位模块，下载一次“AGPS辅助定位”数据（星历文件）即可。运行中，定位模块内会自动生成对应的星历文件，无需重复下载；
如果是不定时启动、关闭，那么关闭4小时内启动是没必要更新的（“温启动”范畴）；如果大于4小时，模块内保存的星历已失效，则必须更新星历文件（重新下载），否则和“冷启动”无异。
Q：能否自己搭建AGPS星历数据服务器？
A：可以。不过较麻烦。建议使用我司提供的接口（请参考例程中agps.lua的代码）。
简述一下如何搭建。首先在NASA下载brdc当日的导航电文数据（以2018年2月1日为例）：
ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/gps/data/daily/2018/brdc/brdc0320.18n.Z
（备用）ftp://igs.ensg.ign.fr/pub/igs/data/2018/032/brdc0320.18n.Z
GPS卫星的历书（Almanac）包含在导航电文的第四和第五子帧中，可以看作是卫星星历参数的简化子集。服务端收到客户端的请求，从导航电文中提取当日的星历，然后发送给客户端。
Q：以GK9501定位芯片为例，怎么把“AGPS辅助定位”的数据发送给它？
A：请参考厂商提供的相关文档，以规定格式将数据通过串口发送给定位芯片。
Q：你为什么懂得那么多啊？
A：大概是因为我比较帅吧。
火星坐标（纠偏）篇历经磨难，终于成功定位，获取正确输出。但是怎么看起来格式不太对呢，经度纬度都是4位、5位的，那岂不是要绕地球好几圈了？
其实这是NMEA-0183输出格式和我们日常使用的格式不同造成的误解。我们再来看一下GGA格式：
有没有发现问题所在呢？
GGA输出格式：ddmm.mmmm（度-分）
日常使用格式：dd.dddddd（度）
那么如何把GGA输出的数据转换为我们日常使用的格式呢？学霸看一眼就会说，这个问题很简单嘛，balabala~~~作为学渣的我，一头雾水。
咳咳，还是直接套用公式吧。
经过如此换算，我们就可以把获取到的数值放到地图软件里啦。
一切看似都很美好，但是……直到……你用了百度地图……我靠，卧槽……为什么误差那么大？偏差达几百米？
明明在楼里，为什么地图显示我在河里？为什么！是不是定位模块有问题？还是我的又写了个bug？还是天线存在故障？黑人问号脸。
之所以会产生“偏差”，这就涉及到一个有关坐标系转换的问题：GCJ-02 火星坐标系统纠偏。
前文提到，模块输出数据的格式为NMEA-0183，使用的坐标系是WGS-84。通常，国际上其他国家的地图软件也都是使用WGS-84，相安无事。不过，中国国家测绘局要求所有从事地理测量、地图绘制的公司、单位机构、个人必须使用GCJ-02坐标系（G表示Guojia国家，C表示Cehui测绘，J表示Ju局）。也就是说，国内的地图软件大都是使用的GCJ-02坐标系。所以开发者/用户如果将WGS-84的经纬度填入国内的地图软件，就会产生极大的偏差。
（所有的电子地图、导航设备，都需要使用GCJ-02坐标系。第一步，地图公司测绘地图，测绘完成后，送到国家测绘局，将真实坐标WGS-84的电子地图，加密成“GCJ-02火星坐标”，这样的地图才是可以出版和发布的。第二步，所有的面向客户的设备厂商，要在软件中加入该转换算法，将定位模块输出的真实WGS-84坐标，转换成GCJ-02的坐标。这样一来，“以偏治偏”，坐标系才可以完全匹配，也就没有“偏差”了）。
那么，是不是所有的国内地图都使用了GCJ-02坐标系呢？非也……百度、搜狗又自成体系，自立坐标了。
其中百度较为特殊，需要 WGS-84 → GCJ-02 → BD-09 两次转换。
由于转换算法较为复杂，本文不赘述。转换算法涉及浮点运算，推荐开发者将运算任务交给服务端或者上位机。
为了方便测试，开发者在此网址 http://www.openluat.com/GPS-Offset.html 测试纠偏效果。
开发者根据数据格式填入对应的经纬度（支持ddmm.mmmm、dd.dddd和dd°mm′ss″），点击“坐标转换”按钮，即可看到纠偏后的效果。同时该页面也提供了坐标转换、坐标轴纠偏算法的下载。
接下来进入奔走相告的“你问我答”环节：
Q：为什么无中生有搞一个GCJ-02坐标系？用WGS-84不是挺好？
A：你哦，图样图森破了。加偏收费一次，定位设备纠偏收费一次。每年车机、定位终端出货量就是几亿台，能拉动多少GDP哟。
Q：如果我在外国的地图软件上使用WGS-84可以吗？
A：没问题的，只是外国的地图软件中，大陆数据更新滞后且不完整。
Q：如果我不涉及地图加偏/纠偏，仅需要速度、方向角等数据是否受到这个的影响呢？
A：纠偏仅是坐标值的转换，和其他数据无关。
Q：为什么推荐开发者把纠偏算法放在上位机呢？
A：因为单片机真的——算不过来。
Q：为什么感觉GPS芯片上报的经纬度，在一个小范围内飘来飘去？
A：这个是需要软件静态抑漂的。可以采用技术手段进行过滤，比如设置速度门限——在低于一定速度时，认为是静止不动的。或者事先知道用户处于什么运动模式，是静止、步行、还是开车。
Q：我发现纠偏后还是不够精准，定位误差较大，能不能做到真·厘米级定位？
A：可以哦。请看下文“细致入微的厘米级定位”。
未完待续……接下来更美好！手机gps GPS定位技术的原理从早期的卫星定位导航系统，逐渐发展和完善，如今已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分。通过高精度的卫星定位和地球上的基站网络，我们可以在手机上实现精准的定位和导航服务，让生活更加便捷和安全。
