À l'ère de l'Internet mobile, les téléphones portables sont devenus l'équipement standard de la vie de chacun. Diverses applications sont installées sur ces téléphones mobiles, qui fournissent divers services et changent complètement nos vies. Tout le monde aurait dû utiliser les services de positionnement. Par exemple, de nombreuses personnes installent un logiciel de positionnement de téléphone portable pour les enfants ou les personnes âgées afin d'éviter que les personnes âgées et les enfants ne se perdent. Cela sera appliqué à la technologie de positionnement. Cette technologie fournit un support auxiliaire pour de nombreux services d'application.
Certaines personnes engageront des pirates informatiques pour utiliser la technologie de « localisation » pour suivre et localiser les personnes concernées, violant ainsi la vie privée des autres ! Quel est donc le principe de cette technologie? Comment utiliser cette technologie pour localiser rapidement l'emplacement d'autres personnes ? Aujourd'hui nous allons utiliser le contenu de cet article pour vous expliquer en détail "le principe et la mise en oeuvre du positionnement du téléphone mobile"!
1. Technologie de positionnement commune
Il existe 6 types de technologies de positionnement à grande échelle actuellement utilisées, qui sont divisées en deux catégories
Positionnement par satellite : y compris GPS, AGPS, Glonass, Beidou.
Positionnement assisté au sol : y compris le positionnement de la station de base et le positionnement assisté par WiFi.
2. Principes communs de la technologie de positionnement
Les systèmes de positionnement par satellite courants incluent le GPS, Beidou, Galileo et Glonass. Bien que les services fournis par ces systèmes soient quelque peu différents, les principes de positionnement qui les sous-tendent sont les mêmes. Prenons maintenant le GPS le plus largement utilisé comme exemple pour introduire le positionnement par satellite.
Le GPS (Global Positioning System) est un système de positionnement global, qui est un système de navigation et de positionnement par satellite établi par les États-Unis.Avec ce système, les utilisateurs peuvent obtenir une navigation et un positionnement et une vitesse tridimensionnels en temps réel, continus et en temps réel. mesure dans le monde entier; en outre, en utilisant ce système, les utilisateurs peuvent également effectuer un transfert de temps de haute précision et un positionnement de précision de haute précision.
1.1 Composition du système GPS
Le système GPS comprend trois parties : partie spatiale - constellation de satellites GPS ; partie contrôle au sol - partie surveillance au sol ; partie équipement utilisateur - récepteur de signal GPS.
1.1.1 Satellites de travail GPS et leurs constellations
21 satellites fonctionnels et 3 satellites de réserve en orbite forment la constellation de satellites GPS. Les 24 satellites sont à une hauteur de 20200 km du sol, et leur durée de fonctionnement est de 11 heures et 58 minutes (le temps sidéral est de 12 heures). Ils sont uniformément répartis dans 6 plans orbitaux, avec une inclinaison orbitale de 55 degrés et une distance de 60 degrés entre chaque plan orbital. La différence entre les satellites dans le plan est de 90 degrés. Lorsque le satellite passe par le zénith, le temps visible du satellite est de 5 heures.À tout endroit sur la surface de la terre à tout moment, à un angle d'altitude de plus de 15 degrés, une moyenne de 6 satellites peut être observée en même temps temps, et jusqu'à 9 satellites peuvent être observés en même temps. Afin de comprendre les coordonnées tridimensionnelles de la station de calcul, quatre satellites GPS doivent être observés, appelés constellations de positionnement.
1.1.2 Système de surveillance au sol
Pour la navigation et le positionnement, le satellite GPS est un point dynamiquement connu. La position de l'étoile est calculée sur la base des éphémérides du lancement du satellite - les paramètres décrivant le mouvement du satellite et son orbite. Les éphémérides diffusées par chaque satellite GPS sont fournies par le système de surveillance au sol. Le fonctionnement normal des divers équipements du satellite et le déplacement du satellite sur l'orbite prédéterminée doivent être surveillés et contrôlés par l'équipement au sol. Une autre fonction importante du système de surveillance au sol est de conserver l'heure de chaque satellite, de connaître la différence d'horloge, puis de l'envoyer au satellite depuis la station d'injection au sol, puis d'envoyer le satellite à l'équipement utilisateur via le message de navigation.
Le système de surveillance au sol du satellite de travail GPS comprend une station de contrôle principale, trois stations d'injection et cinq stations de surveillance. Le rôle de la station maîtresse de contrôle est de calculer les éphémérides satellites et les paramètres de correction de l'horloge satellite à partir des données d'observation du GPS par chaque station de surveillance, et d'injecter ces données dans le satellite à travers la station d'injection ; Contrôler, émettre des consignes au satellite, lorsque le satellite de travail tombe en panne, envoyer un satellite de réserve pour remplacer le satellite de travail en panne ; en outre, la station de contrôle principale a également la fonction d'une station de surveillance ; la tâche principale de la station de surveillance est de fournir une observation par satellite pour la station de contrôle principale Data ; la station d'injection a pour mission d'injecter le message de navigation envoyé par la station de contrôle maîtresse dans la mémoire du satellite correspondant.
1.1.3 Récepteur de signaux GPS
Il peut capter les signaux des satellites à mesurer sélectionnés selon un certain angle de coupure d'altitude satellite, suivre le fonctionnement de ces satellites, transformer, amplifier et traiter les signaux GPS reçus, de manière à mesurer le signal GPS du satellite à l'antenne réceptrice Il peut interpréter le message de navigation envoyé par le satellite GPS, et calculer la position tridimensionnelle de la station en temps réel, et même la vitesse et le temps tridimensionnels.
1.2 Principe de positionnement GPS
Le principe de base du système de navigation GPS est de mesurer la distance entre le satellite connu et le récepteur de l'utilisateur, puis d'intégrer les données de plusieurs satellites pour connaître la position précise du récepteur. Pour ce faire, la position du satellite peut être retrouvée dans les éphémérides du satellite en fonction de l'heure enregistrée par l'horloge de bord. La distance de l'utilisateur au satellite est obtenue en enregistrant le temps mis par le signal satellite pour se propager jusqu'à l'utilisateur, puis en le multipliant par la vitesse de la lumière (en raison des interférences de l'ionosphère atmosphérique, cette distance n'est pas la distance réelle distance entre l'utilisateur et le satellite, mais Pseudorange).
Lorsque le satellite GPS fonctionnera normalement, il transmettra en permanence des messages de navigation avec des codes pseudo-aléatoires (appelés pseudo-codes) composés de symboles binaires 1 et 0. Le message de navigation comprend les éphémérides du satellite, l'état de fonctionnement, la correction de l'horloge, la correction du retard ionosphérique, la correction de la réfraction atmosphérique et d'autres informations. Le rôle de la partie satellite du système de navigation GPS est de transmettre en continu des messages de navigation. Cependant, comme l'horloge utilisée par le récepteur de l'utilisateur et l'horloge embarquée du satellite ne peuvent pas toujours être synchronisées, en plus des coordonnées tridimensionnelles x, y, z de l'utilisateur, une variable t, qui est la différence de temps entre le satellite et le récepteur, doit être introduit comme une inconnue, puis utiliser 4 équations pour résoudre ces 4 inconnues. Donc, si vous voulez connaître l'emplacement du récepteur, vous devez être en mesure de recevoir des signaux d'au moins 4 satellites.
La résolution de x, y, z et t à partir des quatre équations ci-dessus peut être utilisée pour la synchronisation et le positionnement. La méthode de positionnement GPS ne nécessite pas de carte SIM et n'a pas besoin d'être connectée au réseau.Tant que vous êtes à l'extérieur, vous pouvez essentiellement localiser avec précision à tout moment, n'importe où. D'autres types de procédés de positionnement par satellite sont similaires au GPS et ne seront pas décrits ici.
Positionnement de la station de base, également connu sous le nom de LBS, Location Based Service (service basé sur la localisation).
2.1 Notions connexes
Étant donné que les signaux dans la même gamme de fréquences interféreront les uns avec les autres, afin d'empêcher les stations de base adjacentes d'interférer les unes avec les autres, les stations de base adjacentes sélectionneront différents canaux (signaux dans différentes gammes de fréquences) pour communiquer avec les appareils mobiles. La figure ci-dessus est un diagramme schématique d'une station de base mobile cellulaire, et deux stations de base adjacentes ont des bandes de fréquences de communication différentes. Les stations de base n'existent pas de manière isolée et leurs zones de couverture sont transmises les unes aux autres pour former un immense réseau de communication mobile.
Une fois l'appareil mobile allumé avec la carte SIM insérée, il recherchera activement les informations de la station de base environnante et établira le contact avec la station de base, et dans la zone où le signal peut être recherché, le téléphone mobile peut rechercher plus de une station de base, mais la distance est différente. La station de base avec la distance la plus proche et le signal le plus fort sera sélectionnée comme station de base de communication. Les autres stations de base ne sont pas inutiles. Lorsque vous vous déplacez, la force du signal des différentes stations de base change. Si le signal de la station de base A n'est pas aussi bon que celui de la station de base B, le téléphone mobile communiquera d'abord avec station de base B pour éviter une interruption soudaine de la connexion. Communication, une fois la méthode de communication coordonnée, elle passera de A à B. C'est pourquoi vous consommez plus d'énergie dans le train qu'à la maison lorsque vous êtes en veille pour le même jour.Le téléphone mobile doit constamment rechercher et se connecter à la station de base. Chaque fois que je prends le train, je mets mon téléphone portable en mode avion, je regarde des films et j'écoute des chansons, et cela peut encore durer longtemps.
Dans cet immense réseau mobile, selon la cellule dans laquelle vous vous trouvez, la station de base à laquelle vous appartenez peut connaître approximativement vos informations de localisation, et si vous ajoutez des algorithmes d'estimation, vous pouvez connaître votre position avec plus de précision.
2.2 Principe de positionnement de la station de base
Le téléphone mobile mesure les signaux pilotes de liaison descendante de différentes stations de base et obtient le TOA (heure d'arrivée) ou TDOA (différence de temps d'arrivée) des signaux pilotes de liaison descendante de différentes stations de base.Selon les résultats de mesure et les coordonnées du stations de base, l'algorithme d'estimation de la formule triangulaire est généralement utilisé pour calculer l'emplacement du téléphone mobile. L'algorithme d'estimation de l'emplacement réel doit prendre en compte le positionnement de plusieurs stations de base (3 ou plus), de sorte que l'algorithme est beaucoup plus compliqué. D'une manière générale, plus le nombre de stations de base mesurées par la station mobile est élevé, plus la précision de mesure est élevée et plus l'amélioration des performances de positionnement est évidente.
L'introduction ci-dessus est quelque peu officielle et pas très facile à comprendre. Pour le dire franchement, plus on s'éloigne de la station de base, plus le signal est mauvais. Selon la force du signal reçu par le téléphone mobile, la distance de la station de base peut être estimée approximativement. Lorsque le téléphone mobile recherche au moins trois bases signaux de station en même temps (la couverture actuelle du réseau est très facile) Une chose), vous pouvez estimer approximativement la distance de la station de base ; la station de base est déterminée de manière unique dans le réseau mobile, et son emplacement géographique est également unique, donc vous pouvez obtenir la distance entre les trois stations de base (trois points) et le téléphone mobile, selon Le principe du positionnement en trois points ne nécessite que de dessiner des cercles avec la station de base comme centre et la distance comme rayon, et l'intersection de ces cercles est l'emplacement du téléphone mobile. Il en va de même du principe de positionnement en trois points de WeChat sur Internet.
Lorsque la station de base est positionnée, le signal est facilement perturbé, de sorte que l'imprécision de son positionnement est intrinsèquement déterminée.La précision est d'environ 150 mètres et il est fondamentalement impossible de conduire et de naviguer. La condition de positionnement est qu'il doit être dans un emplacement avec des signaux de station de base, le téléphone mobile est dans l'état d'enregistrement de la carte SIM (ouvrir le wifi et retirer la carte SIM en mode vol ne fonctionnera pas) et doit recevoir des signaux de 3 bases stations, qu'elles soient à l'intérieur ou non. Cependant, la vitesse de positionnement est super rapide et il peut être positionné une fois qu'il y a un signal.À l'heure actuelle, le but principal est de comprendre rapidement et grossièrement votre position sans GPS ni wifi. De plus, si vous n'avez pas de paquet de données de localisation de la station de base dans votre téléphone mobile, vous devez toujours être connecté à Internet.
Lorsqu'un appareil se trouve dans un tel réseau, les données collectées qui peuvent identifier les AP peuvent être envoyées au serveur de localisation, et le serveur récupère l'emplacement géographique de chaque AP et combine la force de chaque signal pour calculer l'emplacement de l'appareil. L'emplacement géographique est renvoyé à l'équipement utilisateur, et sa méthode de calcul est similaire à celle de la position de positionnement de la station de base, qui utilise également la technologie de positionnement à trois points ou de positionnement multipoint.
Le fournisseur de services de localisation doit constamment mettre à jour et compléter sa propre base de données pour garantir l'exactitude des données. La question est donc de savoir comment ces données de cartographie d'emplacement AP sont-elles collectées ? Il peut être grossièrement divisé en deux types - la collecte active et la soumission de l'utilisateur.
Collecte active :
La voiture de tir Street View de Google, vous ne vous y attendiez pas? C'est un appareil de collecte. Il collecte les signaux sans fil en cours de route et marque les coordonnées localisées par GPS et les renvoie au serveur.
Soumission de l'utilisateur :
Lorsqu'un utilisateur de téléphone mobile Android active "Utiliser le positionnement du réseau sans fil", il demandera s'il autorise l'utilisation du service de localisation de Google. Si autorisé, les informations de localisation de l'utilisateur seront collectées par Google. L'iPhone collectera automatiquement l'adresse MAC Wi-Fi, les informations de localisation GPS, le code de la station de base de l'opérateur, etc., et les enverra au serveur d'Apple.
Comme le positionnement de la station de base, le positionnement Wi-Fi a un bon effet dans les endroits avec des points d'accès denses. S'il y a peu de points d'accès, il est difficile de les localiser avec précision. De manière générale, la mise en œuvre de la méthode de positionnement Wi-Fi est relativement difficile, et la convivialité et la précision ne sont pas élevées. Par conséquent, il s'agit principalement d'une méthode de positionnement auxiliaire.
En matière d'assistance, on va parler d'A-GPS.
A-GPS, GPS assisté, système mondial de positionnement par satellite assisté. Comme son nom l'indique, il s'agit d'une fonctionnalité améliorée du GPS.
AGPS (AssistedGPS : Assisted Global Satellite Positioning System) est une combinaison de GSM/GPRS et de positionnement par satellite traditionnel, utilisant la station de base pour envoyer des informations satellite auxiliaires afin de réduire le temps de retard pour que la puce GPS obtienne des signaux satellites, et le signal de la station de base peut également être emprunté à l'intérieur sous abri Compensez et réduisez la dépendance des puces GPS aux satellites. AGPS utilise le signal de la station de base du téléphone mobile, complété par la connexion au serveur de positionnement à distance pour télécharger les données satellite, puis coopère avec le récepteur satellite GPS traditionnel pour accélérer la vitesse de positionnement. Il s'agit d'une technologie qui combine les informations de la station de base du réseau et les informations GPS pour localiser les stations mobiles. Elle utilise à la fois le système de positionnement global par satellite GPS et les stations de base mobiles pour résoudre le problème de la couverture GPS. Elle peut être utilisée dans les réseaux G, C de 2e génération. et les réseaux 3G utilisés dans.
Le système GPS ordinaire est composé de satellites GPS et de récepteurs GPS. Différent du GPS ordinaire, l'AGPS dispose également d'un serveur de positionnement auxiliaire dans le système. Dans un réseau AGPS, un récepteur peut obtenir une aide au positionnement en communiquant avec un serveur d'assistance. Étant donné que les tâches entre le récepteur AGPS et le serveur auxiliaire sont mutuellement divisées, AGPS a souvent des capacités de positionnement plus rapides et une efficacité plus élevée que les systèmes GPS ordinaires, et peut capturer rapidement les signaux GPS.Le temps sera considérablement réduit, généralement seulement quelques secondes (le le premier temps de capture d'un simple récepteur GPS peut prendre 2 à 3 minutes), et la précision n'est que de quelques mètres, ce qui est supérieur à la précision du GPS. L'utilisation des récepteurs AGPS n'a plus besoin de télécharger et de décoder les données de navigation des satellites GPS, il y a donc plus de temps et de puissance de traitement pour suivre les signaux GPS, ce qui réduit le temps de première réparation, augmente la sensibilité et maximise la disponibilité.
Étapes de base du positionnement AGPS
L'avantage de l'AGPS réside principalement dans sa précision de positionnement. Dans les zones ouvertes telles que l'extérieur, sa précision peut atteindre environ 10 mètres dans un environnement de travail GPS normal, ce qui peut être appelé une technologie de positionnement avec la plus grande précision de positionnement à l'heure actuelle. Autre avantage : le temps de capture des signaux GPS pour la première fois ne prend généralement que quelques secondes, contrairement au temps de première capture du GPS qui peut prendre 2 à 3 minutes. Bien que la précision de positionnement de la technologie AGPS soit très élevée et que le temps de capture des signaux GPS pour la première fois soit court, cette technologie présente également certaines lacunes. Tout d'abord, le problème du positionnement indoor n'est toujours pas résolu de manière satisfaisante. De plus, le positionnement de l'AGPS doit être transmis plusieurs fois sur le réseau (jusqu'à six transmissions unidirectionnelles), ce qui est considéré comme occupant une grande quantité de ressources aériennes pour les opérateurs et générera beaucoup de trafic pour les consommateurs. De plus, les téléphones mobiles AGPS ont une certaine charge supplémentaire sur la consommation d'énergie par rapport aux téléphones mobiles ordinaires, ce qui réduit indirectement le temps de veille des téléphones mobiles. De plus, il n'est parfois pas possible d'obtenir des signaux de plusieurs satellites, généralement en raison de la limitation de l'environnement dans lequel se trouve le récepteur d'antenne de votre téléphone AGPS. Dans ce cas, la fonction AGPS ne fonctionnera pas bien.
Connaissant la "méthode de mise en œuvre du développeur" de ces méthodes de positionnement, le développeur peut transpirer de partout. L'application "maintient-elle la station de base et la base de données WIFI par elle-même" comme mentionné ci-dessus ?
Réponse : Bien sûr que non. Dans la pratique actuelle de l'ingénierie, il existe deux approches principales :
L'un des moyens : appeler la capacité de positionnement au niveau du système
Quel que soit le système (IOS, Android, WP) fournissant un ensemble de capacités de positionnement au niveau du système, ces capacités de positionnement correspondent à un ensemble d'API au niveau du système. D'une manière générale, cette API a toujours les options de précision suivantes :
Haute précision : si des satellites GPS peuvent être trouvés, utilisez le GPS pour le positionnement, sinon, utilisez le Wi-Fi pour le positionnement. Si le Wi-Fi et le GPS ne réussissent pas à se localiser, vous ne pouvez donner le résultat du positionnement qu'en fonction de la station de base.
Équilibrez la consommation d'énergie : désactivez le GPS (car il est très gourmand en énergie), utilisez d'abord le Wi-Fi et utilisez la station de base pour le positionnement si le Wi-Fi n'est pas disponible.
Faible consommation d'énergie (positionnement passif) : selon les réglementations des différents systèmes, les méthodes de mise en œuvre sont également différentes, mais elles partagent généralement les résultats de positionnement d'autres applications, c'est-à-dire que d'autres applications obtiennent des positions avec une haute précision et une consommation d'énergie équilibrée, puis cette position également Il est également poussé vers l'application utilisant actuellement le "positionnement à faible consommation", c'est-à-dire que l'application ne consomme pas d'énergie supplémentaire et que le positionnement est terminé.
Cependant, nous devons admettre que sur les systèmes IOS et WP, parce que le système d'exploitation n'ouvre pas l'interface pour lire les stations de base et le WIFI, en fait, la capacité de positionnement du système d'exploitation a formé un monopole et les développeurs ne peuvent pas réaliser des capacités de positionnement indépendantes.. Cela conduira également à la même erreur de positionnement de toutes les applications en même temps sur les téléphones Apple et WP.
Méthode 2 : appeler le SDK de positionnement tiers
Pour les systèmes de téléphonie mobile Android qui peuvent lire publiquement les informations de la station de base et du WIFI, les fabricants de cartes ont mis en place leur propre SDK de positionnement. La fonction de ce SDK de positionnement est de lire les informations de positionnement d'origine via l'interface système, puis d'interroger la base actuellement numérisée. stations et emplacements WIFI, un résultat de positionnement plus précis est finalement calculé et renvoyé au développeur via l'interface SDK. L'avantage de faire cela est que cela peut rendre la capacité de positionnement de l'application indépendante du système de téléphonie mobile.
Localiser l'emplacement des téléphones portables d'autres personnes impliquera des problèmes de confidentialité, de sorte que la méthode d'étude est uniquement recommandée pour localiser les allées et venues des personnes âgées et des enfants afin d'assurer la sécurité des personnes âgées et des enfants, et ne peut pas être utilisée pour des activités illégales !
1. Méthode conventionnelle
À l'heure actuelle, le système de personnalisation de la plupart des marques de téléphones portables aura une fonction de recherche de téléphone portable. Si d'autres marques n'ont pas de fonction de recherche de téléphone portable mais souhaitent localiser le téléphone portable, elles ne peuvent le faire qu'en installant une application tierce.. Grâce à la fonction de positionnement du téléphone portable fournie avec l'application tierce, vous pouvez facilement localiser l'emplacement des téléphones portables d'autres personnes.
2. Méthode spéciale
Obtenir des autorisations de téléphonie mobile via l'implantation d'un programme cheval de Troie pour réaliser le positionnement
Cette méthode a beaucoup d'autorisations pour obtenir le téléphone portable de l'autre partie, non seulement peut obtenir l'emplacement, mais aussi les appels, les messages texte et les enregistrements de chat.
