在手机、电脑等电子设备与我们如影随形的今天,有多少种定位方式可以了解到“我们在哪”,谁拥有了解我们位置的权限,以及不同定位方式的区别到底是什么?
相信不少人有这样的疑问:公安、消防、医院部门是怎么准确定位嫌疑人、受害者和病人的?APP是如何根据所在位置进行广告投放的?下文我们将通过介绍GPS、基站、IP不同的定位原理以及他们的区别来帮你搞清楚这些问题。
一、基站定位
基站与信号塔
首先,我们先介绍一下基站。基站包括移动、联通和电信基站,当手机开机、关机、切换基站时都会向最近最优基站赋权。其主要功能是负责用户手机端信号传出工作,包括语音通话、网络访问等各项业务。
这里我们特别强调一个误区,很多人会误以为基站就是信号塔。从专业角度来看,基站是由一套通讯设备组成的末端网络。包括移动交换中心、基站控制器、无线网络控制器等组成的一个有机整体。信号塔主要用于安装基站中的天线,信号塔越高,天线信号覆盖的范围越广。信号塔起到的作用只是提供高度,作为基站天线的延伸和固定。
简单地说,基站并不是信号塔,而是信号塔下面的那个小屋子。
基站定位
基站定位也称“LBS”定位,全称是Location Based Service,基站可以根据移动设备获取用户所在的地理位置,并在此基础上提供相关的信息服务。运营商蜂窝基站的位置是固定的,通过接收一个或多个基站信号终端,根据信号强度以及基站位置推断用户位置。
优点:LBS定位的优势是方便、成本低,因为它是通过现有的基站进行定位的。理论上说,只要计算三个基站的信号差异,就可以判断出该设备所在的位置。只要用户手机处于移动通信网络的有效范围之内,就可以进行位置定位,不受天气、高楼、位置等影响。适合室内定位、个人定位等长时间在室内工作、学习且设备供电充足的情况。
缺点:这种基站定位的方法,在没有基站的位置上,误差范围会比较大,通过计算基站信号差异得到的位置坐标明显低于GPS定位精度(定位精度在500-5000米)。并且有些地方没有基站是不能实现定位功能的,如果超出手机服务范围,或者周围基站数量不足则无法定位。由于对手机以及对环境要求较高,基站定位不适用于野外或者汽车定位。
二、GPS定位
GPS定位是什么
GPS定位,全球卫星定位系统(Global Positioning System)。最初的GPS计划是在美国联合计划局的领导下制定的,该方案将24颗卫星放置在互成1200的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星,地球上任何一点均能观测到6-9颗卫星。这样,粗码精度可达100m,精码精度为10m。1988年又进行了修改:21颗工作卫星和3颗备用卫星工作在互成600的6个轨道上。这也是目前GPS卫星所使用的工作方式。一般来说,地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星,(一般国内可以接收到6-10颗卫星)以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度,以便实现导航、定位、授时等功能。
优点: GPS定位优势精确,只要能接收到4颗卫星的定位信号,就能进行误差在5-10米以内的定位。 GPS定位很好地保证了信号,因为接收器随时至少被四颗卫星覆盖。 另外,由于卫星处于较高的位置,排除了卫星时钟和大气干扰等因素,精度也保证在几米到几十米之间。
缺点:GPS设备的成本较高且受天气和位置的影响很大。天气不好或者在高架桥、树荫下、高层建筑旁边的角落、地下车库、露天下层车库,GPS的定位会受到相当大的影响。因此,GPS对室内定位并不友好,在室内使用GPS定位装置时,存在找不到卫星的问题,另外,GPS模块为了可以寻找到卫星信号而不停地工作,更加剧了电池的耗损。
GPS和基站定位的区别
我们可以通过一张图来更好的了解GPS和基站定位。
基站定位是根据看到的通信铁塔为基准进行的定位。根据信号方向、强弱、信号传递时间等要素,可以交会得出手机的概略位置。而GPS定位是手机接收卫星信号通过交付计算进行的定位。手机GPS接收器根据4颗卫星信号的不同方向、信号到达时间,交会计算出自己当前位置的经纬度和海拔高度。
三、IP定位
IP地址是什么
IP地址就像是我们的家庭住址一样,如果你要写信给一个人,你就要知道对方的地址,这样邮递员才能把信送到。计算机发送信息就好比是邮递员,它必须知道唯一的“家庭地址”才能不至于把信送错人家。
当我们浏览网页或使用APP时,网络内部会通过内网传输到当地的服务器、地区的服务器、经过ISP(运营商,国内主要包括移动、电信、联通),再向下转发到网页或APP所在的服务器,以此来完成访问。因此,当我们访问网页时,ISP和网页的拥有者都会得知我们的IP地址。
每一个终端(包括手机、电脑等移动设备)都有IP地址,作为网络传输的终端地址,但IP地址存在共用的情况,即并非每一个移动设备都有独一无二的IP地址。简单来说,一个小区的IP地址可能是共用的,一个公司也可能共用一个IP地址。
IP定位
IP定位技术就是为确定IP设备地理位置所采用的技术,无需硬件设备支持,覆盖所有网络终端与智能设备。IP定位的基本原理是:利用IP设备的名字、注册信息或时延信息等来估计其地理位置。在IP定位系统或算法中,一般包括4个要素:定位服务器、测量节点、待定位节点和基础设施。近年来,基于地理位置的网络应用层出不穷,主要包括定向广告(targeted advertisement)、社交网络、网络安全、性能优化等。
基于上述IP地址的特性,我们可以总结出IP定位的优缺点。
优点:方便,应用广泛,不涉及隐私。IP地址的数据源是公开的,使用方便,不涉及隐私;无需硬件设备支持,覆盖所有网络终端和智能设备;定位不会因为设备,天气、地理位置等外界因素,影响最终的结果,此外,IP定位返回结果不仅包括地理位置信息,还可以同时返回应用场景、经纬度、运营商等多维度数据。
缺点:数据源存在变动情况,需要及时更新。
看完了GPS、基站、IP定位的原理及其优缺点,我们进入最后一个部分——应用场景。也就是回答我们最初提出的问题:到底谁能知道“我在哪”?
基站定位限制性较大,价格较高。数据来源包括移动人员内部提供以及移动运营商网络接口获取,但仅限于公安及已经授权的SPP运营商。该接口受严格监管,按量收费,且必须得到机主同意。
主要应用在急救中心、消防等领域,在接线员接到相关情况的电话时,可以通过基站进行人员的精准定位,疫情防控中所运用的行程码也是通过基站定位实现的。此外,运营商也可以基于基站进行相关应用服务。像中国移动动感地带提供的动感位置查询服务;谷歌手机地图等各类手机地图软件中的粗略定位;和GPS配合产生的A-GPS等等都是基站定位的应用。
相比于基站,在用户授权的前提下,GPS的应用范围更大,可选择性更强。当我们下载APP时,平台会发出弹窗是否对当前位置进行授权,如果选择确定,则相关企业就拥有了GPS定位的权限。地图、网约车、外卖、快递等行业,都是依赖GPS来完成定位和服务的。此外,GPS在测量、救援、农业生产、军事等领域也有不容小觑的作用。
总体而言,IP定位是我们日常生活中接触最多、最方便的。由于IP分配时,所在区域的IP地址可能是共用的,因此IP定位并不涉及用户个人,可以保证用户的隐私。当我们对网页、APP进行访问时,相关企业可以通过访问记录获取浏览者的IP地址,并依据IP地址划分用户所在区域(并不涉及用户个人位置)。APP进行的广告智能推送、天气预报、新闻资讯的推送都是基于IP定位完成的,甚至在我们打游戏时,厂商为了避免游戏卡顿,会基于玩家的IP地址进行较近的流量分配,保证游戏通畅性。
此外,IP地址定位也被应用到多个领域,比如网络安全行业、银行以及公安等。企业可以通过禁止一些高危地区或者代理商的IP地址访问,来保证当前设备安全;在金融、游戏行业中,在用户登录手机银行时,银行方可以通过IP、GPS完成异地业务、异地登录的交叉核验,保证用户的业务安全;在一些电影中,我们看到当不法分子在互联网上留下访问记录时,公安部门通过追踪IP地址,完成嫌疑人抓捕,也是通过IP定位来实现的。
IP地址定位不仅仅是地理位置的体现,在互联网的今天也是多元化价值的体现,IP地址定位作为重要的网络基础设施资源,是实现网络设备映射到用户实体、网络空间映射到地理位置的桥梁,因此实现IP地址定位对网络空间地图测绘、网络空间精准监管、数字化经济建设具有重要意义。