Android GPS模块概念简介

1.简介

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)，是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)起源于1958年的美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国海陆空三军联合研制了新一代卫星导航与定位系统，主要目的是为海陆空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通信等一些军事目的。经过20余年的研究实验，耗资300亿，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星已布设完成。

2.类似GPS的全球定位系统

类似GPS的全球定位系统还有欧洲的伽利略定位系统（Galileo Positioning, GPS）、俄罗斯的格洛纳斯系统（Global Navigation Satellite System, GLONASS）全球卫星导航系统和中国的北斗定位系统。

分类	GPS全球卫星定位系统	GLONASS格洛纳斯系统	Galileo伽利略定位系统	BDS北斗卫星导航系统
所属国家	美国	俄罗斯	欧盟	中国
开发立项	1973年	1984年	1999年	1994年
发展	1993年覆盖全球，该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机	根据俄罗斯联邦太空署信息中心提供的数据（2012年10月10日），目前有24颗卫星正常工作、3颗维修中、3颗备用、1颗测试中。	截止2016年12月，伽利略导航系统在轨卫达到18颗星。	截至2018年12月，北斗系统可提供全球服务，在轨工作卫星共33颗，包含15颗北斗二号卫星和18颗北斗三号卫星，具体为5颗地球静止轨道卫星、7颗倾斜地球同步轨道卫星和21颗中圆地球轨道卫星。
未来	由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。	改善GLONASS与其它无线电系统的兼容性；改进卫星子系统；改进地面控制系统；配置养分子系统。	GNS在飞机导航和着陆系统中的应用铁路安全运行调度、海上运输系统、陆地车队运输调度、精准农业。	2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。

3.GPS的组成

全球定位系统由以下三个部分组成：空间部分(GPS卫星)、地面监控部分和用户部分。

GPS卫星：
GPS卫星的主体呈圆柱形，两侧有太阳能帆板，能自动对日定向。太阳能电池为卫星提供工作用电。每颗卫星都配备有多台原子钟，可为卫星提供高精度的时间标准。卫星上带有燃料和喷管，可在地面控制系统的控制下调整自己的运行轨道。GPS卫星的基本功能是：接收并存储来自地面控制系统的导航电文；在原子钟的控制下自动生成测距码和载波；并将测距码和导航电文调制在载波上播发给用户；按照地面控制系统的命令调整轨道，调整卫星钟，修复故障或启用备用件以维护整个系统的正常工作。不同型号的卫星的外形也各不相同 。

地面监控部分：
地面监控部分是由分布在世界各地的五个地面站组成，按功能可分为监测站、主控站和注入站三种。监测站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、气象参数测试仪和计算机等设备，主要任务是完成对GPS卫星信号的连续观测，并将搜集的数据和当地气象观测资料经过处理后传送到主控站。主控站除了协调管理地面监控系统外，还负责将监测站的观测资料联合处理，推算卫星的星历、卫星钟差和大气修正参数，并将这些数据编制成导航电文送到注入站；另外，它还可以调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行，调度备用卫星，以替代失效的卫星开展工作。注入站的主要任务是将主控站编制的导航电文、计算出的卫星星历和卫星钟差的改正数等，通过直径为3.6m的天线注入相应的卫星。

用户部分：
用户设备主要由GPS接收机、硬件和数据处理软件、微处理机及终端设备组成；GPS接收机由主机、天线和电源组成。其主要任务是捕获、跟踪并锁定卫星信号；对接收的卫星信号进行处理，测量出GPS信号从卫星到接收机天线间传播的时间；译出GPS卫星发射的导航电文，实时计算接收机天线的三维位置、速度和时间 。

4.Android定位方式

android 定位一般有四种方法，这四种方式分别是GPS定位、WIFI定位、基站定位、AGPS定位。

1、GPS定位
需要GPS硬件支持直接和卫星交互来获取当前经纬度，这种方式需要手机支持GPS模块现在大部分的智能机应该都有了。通过GPS方式准确度是最高的但是它的缺点也非常明显。
1). 比较耗电
2). 绝大部分用户默认不开启GPS模块
3). 从GPS模块启动到获取第一次定位数据可能需要比较长的时间
4).室内几乎无法使用。
这其中缺点2、3都是比较致命的。需要指出的是GPS走的是卫星通信的通道在没有网络连接的情况下也能用。

2、 基站定位
Android基站定位只要明白了基站/WIFI定位的原理自己实现基站/WIFI定位其实不难。基站定位一般有几种：第一种是利用手机附近的三个基站进行三角定位，由于每个基站的位置是固定的，利用电磁波在这三个基站间中转所需要时间来算出手机所在的坐标；第二种则是利用获取最近的基站的信息，其中包括基站 id、location area code、mobile country code、mobile network code和信号强度将这些数据发送到google的定位web服务里，就能拿到当前所在的位置信息，误差一般在几十米到几百米之内。其中信号强度这个数据很重要。

3、Wifi定位
根据一个固定的Wifi MAC地址通过收集到的该Wifi热点的位置然后访问网络上的定位服务以获得经纬度坐标。因为它和基站定位其实都需要使用网络所以在Android也统称为Network方式。

4、 AGPS定位
AGPS（AssistedGPS）辅助全球卫星定位系统是结合GSM或GPRS与传统卫星定位利用基地台代送辅助卫星信息以缩减GPS芯片获取卫星信号的延迟时间受遮盖的室内也能借基地台讯号弥补减轻GPS芯片对卫星的依赖度。和纯GPS、基地台三角定位比较，AGPS能提供范围更广、更省电、速度更快的定位服务。理想误差范围在10公尺以内，日本和美国都已经成熟运用AGPS于LBS服务（Location Based Service）基于位置的服务。AGPS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，可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000网络中进行使用。该技术需要在手机内增加GPS接收机模块并改造手机的天线，同时要在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。AGPS解决方案的优势主要体现在其定位精度上在室外等空旷地区其精度在正常的GPS工作环境下可以达到10米左右，堪称目前定位精度最高的一种定位技术。该技术的另一优点为首次捕获GPS信号的时间一般仅需几秒，不像GPS的首次捕获时间可能要2-3分钟。

4种定位方式对比：

分类	GPS	GPS + AGPS	Cell ID	Wi-Fi
精度	小于10m	小于10m	基站覆盖范围大于100m	小于 90m
依赖	GPS	GPS 2G/3G/4G	2G/3G/4G	Wi-Fi 2G/3G/4G
耗电	大	大	小	小
优势	室外	室外；定位快	定位快；室内可用	定位快；室内可用
限制	室内，高楼遮挡无法使用初次定位慢	室内，高楼遮挡无法使用；没有信号无法使用	没有信号无法使用；精度差	没有信号无法使用；没有WiFi无法使用

关于gps定位，从卫星信号到android终端地图显示的整体：