位置定位的那些事儿

位置定位服务作为位置信息的重要来源，被广泛应用于日常地理信息服务的方方面面。如位置签到，导航，自动驾驶，Pokeman Go，都广泛使用到了定位服务确定对象的空间位置。

      

从设备使用的区别上来看，定位服务主要分为卫星定位和基于移动运营网的定位。市场上目前主导的卫星定位服务是来自于美国的GPS，因此基于卫星的定位和基于移动运营网的定位服务有时又被直接称作分别成为GPS（Global Positioning System，全球定位系统，美国）和A-GPS（Assisted Global Positioning System）。在全球范围内，卫星定位服务服务只有GPS，GLONASS（Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统，俄罗斯），GALILEO（Galileo Satellite Navigation System，伽俐略卫星导航系统，欧盟）和BDS（Beidou Navigation Satellite System，北斗导航系统，中国）四种。目前，中国市场上主流的卫星定位设备是GPS。而公交车等行业运营车辆，正在逐步推广铺开北斗系统等使用。

卫星定位由于其本身原理限制（相对论效应的影响），需要多颗（至少4颗）卫星经过区域上空才能确定用户位置。因此在空旷的户外环境下，通常卫星定位具有较好的定位精度，甚至能达到5-10m的精度范围。而在建筑物较多（导致定位信号偏折），存在遮挡或者室内的情况下，卫星定位效果会大打折扣，误差可能达到几百米以上。因此，这导致城市范围内（尤其北京、上海这种高楼林立的地方），GPS的定位误差比较大。同时，如果GPS的接收设备过于灵敏，也会导致位置信号表现出“飘忽不定”的情况。当然，卫星定位本身并不是和卫星直接进行通信（手持、车载移动终端往往也不具备这种功率），而是和当地的卫星定位基站进行通信再解码信号强度、角度推算获得。

在实际使用过程中，定位设备尤其是手机APP一类的应用，往往使用了基于移动运营网的辅助定位，部分应用在室内环境下甚至借助了WIFI来辅助定位。基于移动运营网络的定位主要借助移动运营网布置的基站来进行位置确定，每个基站对应了一定的扇形区域，若干个基站的信号扇形区域相交再根据信号的强度和角度从而算出终端的位置。单纯的移动运营网定位位置是比较差的，直接使用移动运营网锁定终端位置（电影里经常有的）是一件比较消耗资源的事情、实际上很少这么干的事情。通常卫星定位功耗大、精度较高，移动运营网功耗小、空间覆盖更全，因此商业上常用的定位模块实际上是移动运营网辅助的卫星定位。在使用高德、百度等地图SDK进行定位开发调试的过程中，可以很明显地观察到定位由粗糙到精确的变化过程。

由于地球本身是一个球体（从重力上看甚至是个“土豆”，如下图所示）。

                  

因此，按照人类的生活直观把自己所在区域想象为一个“平面”，需要经过一系列的“投影”（Projection）变换操作。目前比较常用的投影变换方法是WGS 84 (EPSG:4326)。当然，在实际使用过程中，由于国家的安全需要和其他一些方面的考虑，实际使用的电子地图和位置终端所收到的坐标，都是经过加密处理的（甚至个别敏感位置没有道路和定位信息），因而公众实际使用的地理服务通常被称作“火星地图”，并不是定位信号所确定的原始位置。当使用跨地图服务商的地理信息时，这一问题尤其明显。百度地图背后所使用的是四维图新的地图，高德地图使用的是自有的地图，因此两家的定位信息输入到对方的电子地图中，都将获得十分奇怪的用户定位体验。在进行地理信息服务的坐标处理过程中，尤其需要保证电子地图、定位信息所处的投影变换处于同一定位服务商的坐标体系之下。

总而言之，由于设备本身的信号采集误差，地形（建筑物）带来的信号偏差以及城市道路网复杂的空间结构，导致位置定位服务的提供过程中会产生空间误差，导致对于定位终端的位置判断不精确。即使在手机APP中（如百度地图、高德地图）中看到车辆精确的位置落在道路上，那也是无数个像你一样不惧挑战的工程师攻坚克难获得的成果啦！

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