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（LBSLocation Based Service ） ，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（LBSLocation Based Service ） ，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 Google Gelocation Server 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 Google Gelocation Server 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（Network Location Provider Protocol)，详细的协议在 google 的网站上做了说明。其要点有： 1、使用 HTTP POST，请求和响应的格式都是 JSON ，请求的内容示例如下： 1 / 6 Page 2 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 Page 3 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”: “Amphibian Walkway”, “postal_code”: “94043, “city”: “Mountain View”, “county”: “Mountain View County”, “region”: “California”, “country”: “United States of America”, “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：http:/www.google.com/loc/json。 3、HTTP 发送时，对应的 IP 就是解析 www.google.com 得到的“74.125.71.105”，端口： 80 4、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/json HTTP/1.1 “Host:www.google.com” “ContentType: application/requestJson” “User Agent: user name” 3 / 6 Page 4 利用 google 数据在手机上实现基站定位 “ContentLength: ” + 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 socket API 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 25 之间。对数一常态分布模型，其路径损耗的计算公式为： 式中，X 是平均值为 O 的高斯分布随机变数，其标准差范围为 410；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 30.9m4。 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 30.9m4。 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 Page 5 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*Yb 2: 2(Xb-Xc)Xe+2(Yb-Yc)Ye=rc*rc-rb*rb-Xc*Xc+Xb*Xb-Yc*Yc+Yb*Yb 3: 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