從北斗覆蓋全球說起 手機導航是如何越來越準的

　　近期在科技領域傳來一個振奮人心的消息是北斗導航完成全球組網。這意味著中國已經可以擺脫美國 GPS 的技術限制使用自主可控技術的導航了。現代化社會對于定位有著極高的需求，不論是打車、點外賣還是導航，都會有衛星定位參與其中，普通人的生活已離不開衛星定位，因此北斗導航的全球組網才會有如此重要的戰略意義。

　　再聯系到生活實際，近些年智能手機在定位的精度方面有了質的飛躍。那么大家對于衛星定位技術了解多少呢？全球范圍內有哪些衛星導航技術呢？手機為什么會在衛星定位精度方面有了突破呢？手機定位導航是如何一步步實現當前的高精度的呢？今天我們就借著“北斗”的熱度和大家科普一下。

　　1、衛星定位原理是什么？全球范圍內有哪些衛星定位系統？

　　衛星定位三大部分，圖片來源百度百科

　　衛星定位技術是利用人造地球衛星進行點位測量的技術。在地球上觀測到 3 顆人造衛星即可實現精準的導航、定位、授時等功能。整個衛星定位系統由三大部分組成，分別是空間部分（人造衛星）、地面部分（地面監控站）與設備部分（衛星信號接收設備）。

　　三球定位原理

　　目前能夠實現全球衛星定位的定位技術原理都是相同的，采用的是三球交匯的幾何原理。具體流程為：（1）設備端搜尋衛星，并測出自身到三顆衛星的距離。（2）衛星的位置精確可知，并傳遞給用戶。（3）三顆衛星均以衛星為球心，衛星到設備端的距離畫一個球面。（4）三個球面會得到兩個相交的點，排除掉一個不存在地球上的點即為用戶位置。

　　值得注意的是，三顆衛星的定位并不是特別準確，這是因為盡管三顆衛星能夠實現定位，但因為誤差存在且不可避免的原因，三顆以上的衛星才能實現高精度的定位。

　　目前真正意義上的全球導航衛星系統（GNSS，Global Navigation Satellite System）有美國的 GPS（Global Positioning System），俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統（GLONASS，Global Navigation Satellite System）和歐盟主導的伽利略衛星導航系統（Galileo Satellite Navigation System）。

　　日本的準天頂衛星系統覆蓋區域

　　除了能夠實現全球定位的衛星系統外，還有能夠實現區域定位的衛星系統。如日本的準天頂衛星系統（QZSS，Quasi-Zenith Satellite System），這是一個 GPS 在日本本土復雜環境中的補充和增強系統，這個系統依賴 GPS 系統，沒有 GPS，這套系統無法使用。日本的準天頂衛星系統覆蓋區域主要為亞太地區。同樣原理的還有印度的 GAGAN 系統。

　　在 GAGAN 系統的基礎上，印度研發了印度區域導航衛星系統（IRNSS/NAVIC，Indian Regional Navigation Satellite System ），這套系統可以給印度以及印度周邊 1500 公里內區域提供實時定位和授時服務。

　　目前我們已經了解了衛星定位的原理，目前主流存在的衛星定位系統，接下來我們就要解讀手機定位是如何越來越精準的。

　　2、影響手機端衛星定位的原因是什么？

　　影響衛星定位精度的原因有兩方面，其中一個是大氣電離層對于衛星電磁波的影響，其二是電磁波傳輸中的多徑效應。

　　大氣電離層在陽光照射下充滿了離子與電子，衛星電磁波信號經過電離層時會發生折射，而這種折射會導致一定的延時，這對實際的定位精度有一定影響，很多科學家認定大氣電離層引起的誤差占到所有誤差的 60%。

　　多徑效應指的是電磁波經不同路徑傳播，到達接收端的時間不同，從而對原來信號的真實性造成一定影響。如在建筑較多城市中定位忽左忽右的主要是多徑效應導致衛星信號衰落引起的。

　　3、為了在手機實現精準定位，人們做了哪些努力？

　　手機定位經歷了一個從無到有，從有到好用的過程。這個過程是逐步完善的，逐步完善流程為：基站定位→增加衛星定位模塊→增加A-GPS 定位輔助技術→雙頻衛星定位技術。

　　基站定位

　　基站定位（LBS，Location Based Service），是基于基站與手機之間通信時差來計算當前的大概位置的定位技術。

　　基站定位原理

　　基站定位的精度并不高，誤差從 100 米到上千米不等。誤差來源是基站與定位的位置與基站的密度。基站數量越多，密度越高，定位精度就越高。基站與手機之間阻礙越少，精度就越高。

　　衛星定位

　　當前國內智能手機可識別到的衛星定位系統

　　衛星定位則是通過手機內置的衛星定位模塊接收衛星信號進行定位的技術。這里不再贅述。

　　A-GPS 定位輔助技術

　　A-GPS 定位輔助技術原理

　　A-GPS（Assisted GPS）即輔助 GPS 技術，這是一項 GPS 的輔助增強技術。這項技術是將衛星定位技術和基站定位技術結合誕生的一項新技術。工作原理是手機通過基站定位當前位置，A-GPS 服務器將當前位置能夠接收的衛星參數反饋給手機，手機快速實現衛星定位。

　　雙頻衛星定位技術

　　雙頻衛星定位技術是通過同時接收低碼率和高碼率兩種衛星信號實現精確定位的技術。低碼率信號接收速度快，定位精度差，主要是讓接收端快速定位；高碼率信號接收速度慢，定位精度高，主要提升接收端的定位精度。雙頻衛星定位技術有效降低大氣電離層帶來的誤差，提升了手機定位的精度，雙頻衛星定位技術是當前手機定位中的主流技術。

　　定位技術在智能手機的發展來看，手機定位是一個逐步發展完善的過程。如果實現無人駕駛，衛星定位在未來必將會在手機上演變出雙頻雙系統衛星定位技術等“花活”滿足更為苛刻的使用需求。

　　總結

　　回到開頭的北斗導航上，像這種能夠全球覆蓋的衛星導航技術在搭建過程中需要很強的技術門檻與資金門檻，而北斗導航的全球組網反應的是我國在科技方面的極力追趕，特別是北斗導航的技術是握在我們手上的，安全性與可靠性無需多言。

　　從手機端衛星定位技術的演進路線看，民用衛星定位技術的精度越來越高，時代的科技紅利被我們盡情享用，這是科技帶給個人最大的便利。不過，大家在使用衛星定位技術時一定要注重保護自己的位置數據，不要隨意授權不靠譜的 App 獲取位置信息，保障個人信息財產安全。