定位

发表于：2012-12-10评论：0条分类：基站定位基站数据手机定位导读：利用google数据在手机上实现基站定位定位技术有两种，一种是基于GPS的定位，一种是基于移动运营网的基站的定位。基于移动运营网手机基站定位服务又叫做移动位置服务（LBS——LocationBasedService），它是通过电信移动运营商的网络（如GSM网）获取移动终端...利用google数据在手机上实现基站定位定位技术有两种，一种是基于GPS的定位，一种是基于移动运营网的基站的定位。基于移动运营网手机基站定位服务又叫做移动位置服务（LBS——LocationBasedService），它是通过电信移动运营商的网络（如GSM网）获取移动终端用户的位置信息（经纬度坐标），在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务[1]，在手机上不需要增加任何功能，向运营商开通相关服务就可以实现。本文所说的基站定位，是采用google的数据，在功能手机上实现的定位功能（另一种方法是：内置基站位置信息，然后查询。这需要购买第三方的数据库，并且由于运营商的网络优化，数据会变得不准确。当然，在智能手机的实现那就更简单了）。这方面的文章网上也有不少，大多偏向于理论，将它转化成代码，还是有些内容需要自己恩考。本文尽量将自己实现代码的过程及注意点写下来，目的是：看了本文，就知道该如何写代码了（如果还看不懂，就先查看网上原理性的东东，呵呵）。其基本原理是：1、调用手机协议栈函数，获取当前服务小区和邻近小区的CellID，mnc，mcc，lac，rssi值，至少需要要3组。2、通过手机的HTTP协议，将上述小区信息传到GoogleGelocationServer获取相对应小区的经纬度。3、根据无线电传播路径损耗理论公式，将RSSI值转化成相对应的距离。4、运用三角形质心算法，采用3组小区的坐标信息和距离，得出手机当前的位置信息。下面具体描述实现过程。一、获取服务小区和邻近小区的相关信息。由于手机平台的不同，调用的协议栈函数不同。但必须获得以下的数据：小区ID号：CellID，移动网络号码（用于识别移动客户所属的移动网络）：mnc；移动国家号码（用于唯一地标识移动客户属于的国家）：mcc；位置区码（用于标识不同的位置区）：lac；接收的信号强度指示：RSSI。根据三角形算法的需要，至少要3组小区信息。在展讯平台中，一般情况下能够获得6组小区信息，这给挑选可信任度较高的数据，提供了便利。二、通过手机的HTTP协议，将上述小区信息传到GoogleGelocationServer获取相对应小区的经纬度。获取位置信息时，必须遵照网络位置提供者协议（NetworkLocationProviderProtocol)，详细的协议在google的网站上做了说明。其要点有：1、使用HTTPPOST，请求和响应的格式都是JSON，请求的内容示例如下：1/6———————–Page2———————–利用google数据在手机上实现基站定位{“version”:“1.1.0″,“host”:“maps.google.com”,“home_mobile_country_code”:310,“home_mobile_network_code”:410,“radio_type”:“gsm”,“carrier”:“Vodafone”,“request_address”:true,“address_language”:“en_GB”,“location”:{“latitude”:51.0,“longitude”:-0.1},“cell_towers”:[{cell_id:42,location_area_code:415,mobile_country_code:310,mobile_network_code:410,age:0,signal_strength:-60,timing_advance:5555},{cell_id:88,location_area_code:415,mobile_country_code:310,mobile_network_code:580,age:0,signal_strength:-70,timing_advance:7777}],“wifi_towers”:[{mac_address:01-23-45-67-89-ab,signal_strength:8,age:0},{mac_address:01-23-45-67-89-ac,signal_strength:4,age:0}[2]2/6———————–Page3———————–利用google数据在手机上实现基站定位]}其中，”version”和”host”字段是必须有的，当然，里面要求的信息尽可能全面提供。响应的示例如下：{“location”:{“latitude”:51.0,“longitude”:-0.1,“altitude”:30.1,“accuracy”:1200.1,“altitude_accuracy”:10.1,“address”:{“street_number”:“100″,“street”:“AmphibianWalkway”,“postal_code”:“94043″,“city”:“MountainView”,“county”:“MountainViewCounty”,“region”:“California”,“country”:“UnitedStatesofAmerica”,“country_code”:“US”}}}[2]如果请求的数据格式不正确，服务器返回HTTP的状态为400，并在响应的文本中有详细描述。如果请求的数据格式正确，服务器返回HTTP的状态为200。如果定位成功，就有返回经纬度信息；如果定位不成功，经纬度信息就为空。2、POST时，URL地址是：。3、HTTP发送时，对应的IP就是解析得到的“74.125.71.105”，端口：804、将上述请求的数据组织成HTTP数据包格式，才能发送成功。如果手机软件本身已经集成了HTTP协议的相关代码，这一步就省了。由于是在展讯modem版本的软件上实现此功能，HTTP协议没有被集成，因此必须自己组织HTTP数据包。HTTP数据包包含以下几个字段：“POST/loc/jsonHTTP/1.1″“Host:”“Content‐Type:application/requestJson”“UserAgent:username”3/6———————–Page4———————–利用google数据在手机上实现基站定位“Content‐Length:”+内容的长度每个字段间都要加上回车换行符，实际内容与上述字段间要加2个回车换行符。这些数据组织完成，再调用socketAPI发送出去就行了。三、根据无线电传播路径损耗理论公式，将RSSI值转化成相对应的距离。自由空间无线电传播路径损耗模型为：式中，d为距信源的距离，单位为km；f为频率，单位为MHz；k为路径衰减因子，范围在2～5之间。对数一常态分布模型，其路径损耗的计算公式为：式中，Xσ是平均值为O的高斯分布随机变数，其标准差范围为4～10；PL(d0)，是式（1）取d=1时，算出的Loss值。根据式（1）和式（2），得出信号强度为：RSSI=发射功率(Pt)+天线增益(Pf)一路径损耗(PL(d))根据上面的理论公式，推算出距离与RSSI的关系公式：D=10^((Pt+Pf-RSSI-PL(d0)-X0)/(10*K))PL(d0)=32.44+10*K*log10(f)，根据发射频率算出PL(d0)。令A=Pt+Pf–X0，则A是一常数，距离D的公式变成：D=10^((A-PL(d0))/(10*K))[计算中，K取中间值3]四、计算前的单位转换。由于经纬度信息单位度与根据RSSI算出的距离公里，是不同的单位，不能直接计算，必须转换成统一的单位。方法是：找出离目标最近的一点作为参考点（原点），其它点参考原点换算出相对的经纬度差值，再将该差值根据刻度与实际距离的关系，换算成公里数，就得到其它点相对原点的坐标值，单位也统一成公里。地球的子午线总长度大约40008km，平均：纬度1度=大约111km，纬度1分=大约1.85km，纬度1秒=大约30.9m[4]。我们知道，地球的半径大概是6378.137公里，那么经度与距离的关系如下式进行换算：经度1度=2*pi*6378.137*cos(当前的四、计算前的单位转换。由于经纬度信息单位度与根据RSSI算出的距离公里，是不同的单位，不能直接计算，必须转换成统一的单位。方法是：找出离目标最近的一点作为参考点（原点），其它点参考原点换算出相对的经纬度差值，再将该差值根据刻度与实际距离的关系，换算成公里数，就得到其它点相对原点的坐标值，单位也统一成公里。地球的子午线总长度大约40008km，平均：纬度1度=大约111km，纬度1分=大约1.85km，纬度1秒=大约30.9m[4]。我们知道，地球的半径大概是6378.137公里，那么经度与距离的关系如下式进行换算：经度1度=2*pi*6378.137*cos(当前的纬度)km五、找出可信度相对较高的三组数据。由于距离越远，根据RSSI算出的距离误会越大，我们认为可信度较高的数据就是距离最小的数据。据此，选出距离最小的三组数据作为下面三角形质心算法的数据。六、运用三角形质心算法，得出手机当前的位置信息。三角形质心定位算法的基本思想4/6———————–Page5———————–利用google数据在手机上实现基站定位是：计算三圆交叠区域的3个特征点的坐标，以这三个点为三角形的顶点，未知点即为三角形质心。特征点为E，F，G，特征点E点的计算方法为[3]：同理，可计算出F，G，此时未知点的坐标为。但是二次方程，求解过程计算量较大，将式（3）中的方程式两两相减，则分别得到每条交线的直线方程，特征点E的坐标则可以通过这些直线方程求解，如下三个直线方程式：1:2(Xb-Xa)Xe+2(Yb-Ya)Ye=ra*ra-rb*rb-Xa*Xa+Xb*Xb-Ya*Ya+Yb*Yb2:2(Xb-Xc)Xe+2(Yb-Yc)Ye=rc*rc-rb*rb-Xc*Xc+Xb*Xb-Yc*Yc+Yb*Yb3:2(Xa-Xc)Xe+2(Ya-Yc)Ye=rc*rc-ra*ra-Xc*Xc+Xa*Xa-Yc*Yc+Ya*Ya根据上面算出的未知点的坐标是相对于原点的公里数，先将公里数转化成经纬度，然后再与原点的经纬度相加，就得到了手机的位置信息。基于GPS的定位方式是利用手机上的GPS定位模块将自己的位置信号发送到定位后台来实现手机定位的，精度比较高，在空旷的地方表现优越；而在大厦内部，由于信号微弱，无法实现定位功能。基站定位则是利用基站对手机的距离的测算距离来确定手机位置的，不需要手机具有GPS定位能力，但是精度很大程度依赖于基站的分布及覆盖范围的大小，本文实现的基站定位误差在200m之内，在一定程度上弥补了GPS信号无法覆盖区域的定位缺憾。本帖最后由baidwei于2013-4-2712:37编辑本代码实现GPS定位，并定时在界面上呈现定位的精度以及在用卫星数量。布局代码如下：LinearLayoutxmlns:android=:tools=:layout_width=match_parentandroid:layout_height=match_parentandroid:orientation=verticalTextViewandroid:id=@+id/showtvandroid:layout_width=fill_parent