打开地图应用,蓝点正好出现在自己所在的位置。
看起来理所当然吧。
但是,在地下、在大楼里,也大致是准的。那个点,到底是怎么确定的?
下面按照ケータイ Watch的专栏(藤冈雅宣先生,2026年9月30日)的内容来整理。
结论:不是单一技术,而是5种线索的相互比对
手机在系统后台,把卫星、基站、Wi-Fi、Bluetooth、内置传感器的结果相互比对。
打个比方,就像侦探。一份目击证词不可靠,但叠加多份,地点就能缩小范围。
基础:三角定位
- 利用到已知位置的基准点的距离
- 只有2个点时,候选位置会剩下2处,所以用第3个点锁定为1处
- 距离是通过以纳秒为单位测量电波到达所需的时间(电波每秒前进约30万km)来求得的
5种线索
① 卫星(GNSS):室外以数米为单位
- 并用GPS、准天顶卫星“みちびき”、Galileo、GLONASS、BeiDou的“多GNSS”已成为标准
- 计算位置至少需要4颗卫星。因为手机时钟的误差会成为第4个未知数。时钟偏差1微秒,就会产生约300m的误差
- 弱点是大楼密集区的反射波,以及电离层等造成的延迟
- 对策是L1频段和L5频段的双频段。L5可以分离直达波和反射波。支持的机型以高端机型为主,中端机型中也在增加
- A-GPS:把基站的小区编号等发送给服务器,接收卫星的轨道信息。没有的话首次定位需要数分钟,有的话只要1至2秒
② 基站:粗略,但快速且省电
- 基于小区编号的定位,精度粗略,约为数百m至数km。不过1秒以内就能得到,而且省电
- 4G有一种机制(Timing Advance),可以按约78m一档的范围缩小到基站的距离。只有通信中才能得知,地图应用里不太使用。用于紧急呼叫的位置缩小等
- 在大楼密集区或室内,由于反射波的影响,有时会把距离估计得比实际更远
③ Wi-Fi:在室内、地下发挥作用
- 把接入点的唯一识别符,与Apple、Google收集的数据库比对。不需要连接
- 范围在半径数十m以内。根据3台以上的信号强度,可以缩小到数十m至十几m左右
④ Bluetooth(BLE)、UWB:近距离
- BLE信标可以捕捉数m至十几m的近距离。以设施专用应用为前提
- 防丢标签的机制是,借助他人的手机把位置汇集到云端。识别符会定期更换,以保护隐私
- UWB在条件好的时候,精度约10cm,还能知道方向
⑤ 内置传感器:把走过的路累加起来
- 用加速度(步数、步幅)、陀螺仪(方向变化)、地磁(方位),从最后确定的地点开始累加移动量
- 误差会不断累积。没有电波校正的情况下走数分钟,可能偏差数十m
高度(在几楼)是怎么知道的?
- GNSS的高度误差,是水平方向的1.5至2倍以上。室内的Wi-Fi和Bluetooth,有时也难以判断楼层
- 气压传感器很有用。利用海拔每升高10m,气压约下降1.2hPa的性质。几十cm的高低差也能检测,并根据与基准楼层的差值推断楼层
- 气压也会因天气而变化。因此有一种方式,是在云端比对地面基准点的气压,据称误差在2至3m以内
更先进的技术
- RTK:与已知位置的基准站比较,缩小到数cm级。用于自动驾驶、农机、无人机等。3家大型运营商提供面向法人的服务
- MBS:在大楼屋顶或基站上设置地面发射器,以高功率发送类似卫星的信号。能穿透墙壁到达室内、地下。目前市售的手机不支持,建设还处于计划阶段
5G和6G时代
以下是专栏的记载。
- 5G已将电波到达所需时间和到达角度的测量标准化。借助毫米波和Massive MIMO,目标是在工厂和商业大楼内达到数十cm至1m左右的精度
- 6G(目标是2030年前后开始商用)正在研究边通信边扫描周围的“感知(sensing)”。目的是推测不持有终端的人和物体的存在、距离、速度、形状
关于毫米波和Massive MIMO,在毫米波的那篇文章和物理AI的那篇文章中也有提及。
位置信息与电池、电波的关系
使用位置信息会消耗电池。在关于电池消耗原因的那篇文章中,也提到了位置信息的设置。基站与电波的基础知识,请看另一篇文章。
总结
- 蓝点是卫星、基站、Wi-Fi、Bluetooth、传感器结果相互比对的产物
- 室外数米的精度由卫星负责,室内、地下则由Wi-Fi和气压传感器来补充
- 基于基站的定位虽然粗略,但快速且省电。也用于缩小紧急呼叫的位置范围
- 在5G、6G时代,通信本身将成为“位置与感知”的工具
未写明的内容(卫星在室外的具体误差数字、耗电量的比较、各机型与运营商的精度等),该专栏中没有刊载。
来源:ケータイ Watch
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