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手机定位原理是什么?到底如何才能对目标手机进行精准定位

时间:2021-11-22 00:43:02

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手机定位原理是什么?到底如何才能对目标手机进行精准定位

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经常有粉丝私信我,出于各种原因需要对目标手机进行定位。今天Caesar就来讲解一下手机定位原理。

常用定位技术

现在使用规模较大的定位技术有6种,我分成了两大类:

卫星定位。包括:GPS、AGPS、Glonass、中国北斗。

地面辅助定位。包括:基站定位、WiFi辅助定位。

GPS(全球定位系统)

GPS

定位原理:

手机GPS定位需要手机内置GPS模块,该模块只有接收功能,没有发射功能。24颗GPS卫星不断向地球发射着包含时间戳、卫星点位等重要参数的信息,被我们的手机收到后通过算法计算出具体的位置。

AGPS(辅助全球卫星定位系统)

A-GPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术,可以手机移动网络中使用。AGPS的具体工作原理如下所示:

支持AGPS手机首先将本身的基站地址通过网络传输到位置服务器;

位置服务器根据该手机的大概位置传输与该位置相关的GPS辅助信息(包含GPS的星历和方位俯仰角等)到手机;

该手机的AGPS模块根据辅助信息(以提升GPS信号的第一锁定时间TTFF能力)接收GPS原始信号;

手机在接收到GPS原始信号后解调信号,计算手机到卫星的伪距(伪距为受各种GPS误差影响的距离),并将有关信息通过网络传输到位置服务器;

位置服务器根据传来的GPS伪距信息和来自其他定位设备(如差分GPS基准站等)的辅助信息完成对GPS信息的处理,并估算该手机的位置;

位置服务器将该手机的位置通过网络传输到定位网关或应用平台。

GLONASS(格洛纳斯)

全球导航卫星系统(GLONASS)是由苏联(现俄罗斯)国防部独立研制和控制的第二代军用卫星导航系统,到,其服务范围已经拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。定位原理与美国的GPS相似。

BDS(中国北斗)

中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继GPS、GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。

基站定位

基站

基站定位又叫做移动位置服务(LBS——Location Based Service),它是通过电信运营商的网络(如2G、4G网络)根据基站地理分布大数据和相应的算法计算出用户的位置信息(经纬度、坐标)。

手机基站定位的大致原理为:基站位置是固定的,运营商建立基站时可以依据专业地图数据确定基站坐标。手机终端通过测量不同基站的下行导频信号,得到不同基站下行导频的TOA(Time of Arrival,到达时刻)或TDOA(Time Difference of Arrival,到达时间差),根据该测量结果并结合基站的分布坐标,一般采用三角公式估计算法,就能够计算出移动电话的位置。

Wi-Fi定位

除了基站定位之外,还有一个大家可能比较陌生的地面定位方式,就是Wi-Fi定位。

没错,Wi-Fi也可以定位哟!

也许你会认为,我所说的Wi-Fi定位,就是IP地位定位。其实并不是哦!

大家都知道,每个人上网,都会有一个公网IP地址。这些IP地位,在网络系统中都是有注册的,例如属于南京电信或上海联通,之类的。

IP地址确实可以大致追踪到你的位置(运营商可以查得更准确),但是,这种定位也有局限性。一方面,现在很多运营商都采用NAT技术,不一定会给每个用户分配公网地址,另一方面, IP地址很容易欺骗,我如果搞一个代理地址,你看到的IP,可能是美国的。

我所说的Wi-Fi定位,和上面的IP地址定位完全不同,是根据Wi-Fi路由器MAC地址进行定位。

每一个无线AP(Wi-Fi路由器)都有一个全球唯一的MAC地址,并且一般来说,无线AP在一段时间内不会移动。

在开启Wi-Fi的情况下,采集设备(例如手机)可以搜到这个无线AP的信号,并且获取它的MAC地址和信号强度信息。

采集装置将这些信息上传到服务器,经过服务器的计算,保存为“MAC-经纬度”的映射。当采集的信息足够多,就在服务器上建立了一张巨大的Wi-Fi信息数据库。

当一个设备处在这样的网络中时,可以将收集到的这些能够标示AP的数据发送到位置服务器,服务器检索出每一个AP的地理位置,并结合每个信号的强弱程度,计算出设备的地理位置并返回到用户设备,其计算方式和基站定位位置计算方式相似,也是利用三点定位或多点定位技术。

位置服务商要不断更新、补充自己的数据库,以保证数据的准确性。

那么,问题来了,这些AP位置映射数据怎么采集的呢?

大致可以分为两种——主动采集和用户提交。

主动采集:

谷歌的街景拍摄车,没想到吧?它就是一个采集设备。它采集沿途的无线信号并打上通过GPS定位出的坐标回传至服务器。

Google街景拍摄车

用户提交:

Android手机用户在开启“使用无线网络定位”时,会提示是否允许使用Google的定位服务,如果允许,用户的位置信息就被谷歌收集到。iPhone则会自动收集Wi-Fi的MAC地址、GPS位置信息、运营商基站编码等,并发送给苹果公司的服务器。

和基站定位一样,Wi-Fi定位在AP密集的地方有很好的效果。如果AP很少,那也很难定位准确。

总的来说,Wi-Fi这种定位方式的执行难度比较大,可用性和准确性也不高。所以,主要还是一种辅助性质的定位手段。

A-GPS定位

说到辅助,我们就要说到A-GPS了。

A-GPS,Assisted GPS,辅助全球卫星定位系统。从名字就可以看出来,这是GPS的一个增强功能。

A-GPS网络架构

这个技术,就是将GPS定位和基站定位两种技术相结合。

手机通过基站大致定位自己的位置,然后把位置告诉AGPS服务器,服务器根据这个位置信息,将此时经过你头顶的卫星参数(哪几颗、频率、位置、仰角等信息)反馈给你的手机,你手机的GPS就可以快速搜索卫星。

采用A-GPS的话,手机搜星速度大大提高,几秒钟就可以定位。

以上,就是常用的室外定位技术。

其实,说实话,最靠谱的方式,还是卫星定位。大家经常会发现自己被定位到河里去,多半都是因为卫星没信号,然后被基站定位和Wi-Fi定位给坑了。

室内定位

事实上,像GPS这样的定位技术,虽然精度高,但是有一个明显的缺点,就是无法穿透建筑物,不能实现室内定位。

但是,人们对室内定位是有强烈需求的。例如地下车库,人们经常会忘记自己的车停在哪里。此外,在大型商场人流较多,找人会存在困难,小孩走失的话,也会需要定位。

地下车库,非常考验一个人的方向感。

在工业方面,也有定位需求,例如厂房内的生产线跟踪,资产管理等。

现在我们都在说“万物互联”,那么,物在哪里,你总要知道的吧?

IoT,物联网

对于这种室内定位需求,我们应该采用什么样的定位手段呢?

其实,任何一种通信技术,本身都会带有定位功能。就像我们刚才说的基站定位和Wi-Fi定位,本身都是通信技术,但是通过测量时间差,都能够进行位置测量。

所以,短距离通信技术有哪些,室内定位技术,就有哪些。

例如,蓝牙定位、红外定位、RFID射频定位、超声波定位、Zigbee定位、UMB定位,全部都属于室内定位技术。Wi-Fi定位,其实也一样适用于室内。

Wi-Fi室内定位

我们简单介绍几个比较典型的吧。

首先,说说蓝牙定位。

蓝牙,大家都很熟悉,是一种短距离低功耗的无线传输技术。

蓝牙定位,就是通过在指定区域安装信标(可以发出蓝牙信号),实现精确定位。这些比手机要小的信标,每隔几米放置一个,能够与所有装有蓝牙模块的移动设备进行通信。

蓝牙定位组网

蓝牙定位的优点,是设备体积小、短距离、低功耗,容易集成在手机等移动设备中。只要设备的蓝牙功能开启,就能够对其进行定位。

说到蓝牙定位,就要提一下iBeacon,这是苹果公司推出的一种低功耗精准微定位服务。它比以往普通蓝牙技术传输距离更远,精度更高。

另外一个比较受欢迎的室内定位技术,是UWB超宽带。

超宽带(UWB)定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点,与新加入的盲节点进行通讯,并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。

UMB室内定位技术

超宽带通信不需要使用传统通信体制中的载波,而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据,因此具有GHz量级的带宽。

由于UWB技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点,前景也是相当广阔。

到底如何才能对目标手机进行定位

网上有很多远程定位的方法,对其原理分析后,定位的方法大致分为以下几种:

对目标手机植入木马

木马病毒可以依靠卫星定位(GPS、AGPS、Glonass、北斗)、地面辅助定位(基站定位、WiFi)等定位手段获取精准的地理位置,之后发送到黑客服务器上,以此来获取目标手机的位置。优点是:定位精准;缺点是:难度大。

javascript定位

黑客可以构建一个虚假的页面,发送给目标手机;页面包含的HTML5 Geolocation API 接口,执行后会弹出获取位置的授权请求,用户同意后可以获取到用户设备的精准经纬度。得到经纬度后就可以通过地图软件获取到具体的位置信息。这种方法的优点是:操作简单、位置精准;缺点是:需要用户授权‘共享位置信息’。

通过IP定位

获取目标手机IP的方法有很多,最简单的方法是:黑客可以构建一个页面发,把URL链接发送给目标,只要目标手机访问此链接,服务器就可以获取到目标手机的IP地址。通过IP地址可以查询出目标手机大概所在的位置,国内的高德地图、搜狗地图、腾讯地图都有高精度IP查询接口,提供IP地址定位服务。通过IP定位的优点是:方法简单、成功率高;缺点是:定位精度差,位置偏差大。

图片等其它文件也会携带位置信息

照片文件是可以存储拍摄地点的,这种设计虽然提高了用户体验,但很容易泄露个人隐私。微信在传送图片时默认会对图片进行压缩,不会携带隐私信息。但是如果在选择发送照片时勾选了‘原图’发送,这样是会以原图发送,包括图片携带的地点信息等。

win10自带图片查看器,可以看到详细拍摄位置

需要提一句的是,像GPS定位、基站定位这样的方式,搭建系统有很高的门槛,不管是技术,还是资金,都不是一般企业能够承受的。但是,室内定位技术完全不同,它并不需要很大的投资,而且技术难度也小得多,所以,现在很多公司都在研究,也做出了不少成熟产品。这一块的市场前景,还是非常广阔的。

如何防范个人隐私不被泄露?

不安装来历不明的软件,最好选择如:应用宝、小米应用商城等应用商城安装软件。

不随意打开未知安全的URL链接。

拍摄照片时,可以关闭相机的‘保存地埋位置信息’开关或对照片压缩后传输,以防止照片拍摄地点的位置信息被泄露。

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