GPS、基站、IP定位的区别及其应用方向

原创
07/18 14:32
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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定位3种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地了解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,可以交得出手机的概略位置。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。

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