技术讨论 | 基于基站定位APP开发实录

父母已经上了岁数，有时给他们手机打电话总是一直没人接听，搞得我很担心，怕出现意外。于是决定自己开发一款定位用APP为他们保驾护航。考虑到耗电问题，放弃GPS定位，研究了下基站定位技术，虽然定位精度不及GPS，但对于我的需求是足够的。

PS：本文仅用于技术讨论与分享，严禁用于任何非法用途。

一、基站定位简介

基站定位一般应用于手机用户，手机基站定位服务又叫做移动位置服务（LBS——Location Based Service），它是通过电信移动运营商的网络（如GSM网）获取移动终端用户的位置信息（经纬度坐标）。

基站定位的原理为：移动电话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。实际的位置估计算法需要考虑多基站(3个或3个以上)定位的情况，因此算法要复杂很多。一般而言，移动台测量的基站数目越多，测量精度越高，定位性能改善越明显。

二、开发思路

由于本次需求对定位精度要求不是特别高，就不采用多基点定位法了，本次采用单基点定位就可以了。单基点定位就是把与手机最新的基站认为手机的当前位置。

整个定位系统可以分为两部分：APP部分和离线电子地图。

下面我就详细说明每部分的功能。

1.APP详解。

APP以1分钟为周期捕获当前基站情报并存储在文件中，在一天结束的时候将当日的统计结果文件发送到指定邮箱中。

2，离线地图详解。

用户手动从邮箱中下载当日的定位文件，并手动导入到离线地图中，在地图中标记出当日的行走轨迹。

三、开发过程

APP篇

APP界面如下。

APP机能中简单的部分我就不介绍了，难点是如何获得基站信息。

本次需要获得这些基站情报：网络类型、移动国家码、移动网络码、系统识别码、网络识别码、基站识别码。

下面是获得基站信息的代码。

private String ReadCellInfo() {
    TelephonyManager mTelephonyManager = (TelephonyManager) getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE);

    // 返回值MCC + MNC （注意：电信的mnc 对应的是 sid）
    String operator = mTelephonyManager.getNetworkOperator();
    if(operator!=null&&operator.length()==0){
return "手机无网络！";
    }
int mcc = -1;
    int mnc = -1;

    if(operator!=null&&operator.length()>3){
        mcc = Integer.parseInt(operator.substring(0, 3));
        mnc = Integer.parseInt(operator.substring(3));
    }

    StringBuffer cellinfo = new StringBuffer();

    //时间戳
    Calendar calendar = Calendar.getInstance();
    long unixTime = calendar.getTimeInMillis();

    int year = calendar.get(Calendar.YEAR) ;
    int month = calendar.get(Calendar.MONTH)+1;
    int day = calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);
    int hour = calendar.get(Calendar.HOUR_OF_DAY); // 0-23
    int minute = calendar.get(Calendar.MINUTE);
    int second = calendar.get(Calendar.SECOND);

    String mytime ="";
    mytime = String.format("%d%02d%02d %02d:%02d:%02d",year,month,day,hour,minute,second);
    cellinfo.append(mytime).append(",");
    
    //NetworkType
    int type = mTelephonyManager.getNetworkType();
    cellinfo.append(type +",");

    //需要判断网络类型，因为获取数据的方法不一样，
    if(type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_CDMA        // 电信cdma网
            || type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_1xRTT
            || type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_EVDO_0
            || type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_EVDO_A
            || type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_EVDO_B
            || type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_LTE){

// TIME,TYPE,MCC,MNC,SID,NID,BID
        CdmaCellLocation cdma = (CdmaCellLocation) mTelephonyManager.getCellLocation();
        if(cdma!=null){
            //Mobile country code:移动国家码
            sb.append("MCC = " + mcc +"\n");
            cellinfo.append(mcc +",");

      // Mobile Network Code:移动网络码 
            sb.append("MNC = " + mnc +"\n" );
            cellinfo.append(mnc +",");

            //System ID:系统识别码
            int sid = cdma.getSystemId();
            sb.append("SID = " + sid +"\n");
            cellinfo.append(sid +",");

            // Network ID:网络识别码
            int nid = cdma.getNetworkId();
            sb.append("NID = " + nid +"\n");
            cellinfo.append(nid +",");

            // Base Station ID:基站识别码
            int bid = cdma.getBaseStationId();
            sb.append("BID = " + bid +"\n");
            cellinfo.append(bid +",");
        }else{
            sb.append("can not get the CDMA CellLocation");
            cellinfo.append("can not get the CDMA CellLocation");
        }
    }else if(type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_UNKNOWN){
        cellinfo.append("电话卡不可用！");
    }

    String result = new String(cellinfo);
    return result;
}

每一分钟采集一次，并将统计的信息按【采样时间，网络类型、移动国家码、移动网络码、系统识别码、网络识别码、基站识别码】格式输出到文件中，其中一行为一条情报。

以下为某日生成的部分文件内容。

20180806 12:31:07,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:32:07,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:33:10,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:34:22,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:35:40,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:36:40,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:37:40,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:38:41,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:39:41,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:40:41,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:41:41,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:42:41,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:43:41,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:44:41,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:45:41,13,460,11,13858,13,8691,
20180806 12:46:42,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:47:42,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:48:42,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:49:42,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:50:42,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:51:43,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:52:43,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:53:43,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:54:43,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:55:43,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:56:43,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:57:43,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:58:43,13,460,11,13858,13,9000,
20180806 12:59:43,13,460,11,13858,13,8488,
20180806 13:00:44,13,460,11,13858,13,8488,
20180806 13:01:44,13,460,11,13858,13,8488,
20180806 13:02:44,13,460,11,13858,13,8488,

离线地图篇

本次离线地图是基于百度地图API实现的地图描画。

离线地图最核心内容将基站情报转换为基站的经纬度经度，再通过百度地图API进行轨迹点描画。

有很多网站会提供API可以获得基站的经纬度信息，但大部分都是收费的，好不容易找到了一家稳定且免费的API。

—————接口说明如下 —————

查询全国移动联通电信2G/3G/4G基站位置数据，收录数据总量1.2亿条

接口地址： http://api.cellocation.com:81/cell/

支持格式： CSV/JSON/XML

请求方式： GET

请求示例：  http://api.cellocation.com:81/cell/?mcc=460&mnc=1&lac=4301&ci=20986&output=xml

请求参数：

返回数据格式：CSV

errcode,纬度,经度,精度半径,地址

errcode

0: 成功

10000: 参数错误

10001: 无查询结果

示例：

0,39.999024,116.476159,222,”北京市朝阳区望京街道北京市望京实验学校(宝星分校);阜安路与宏泰东街路口西231米”

————— 接口说明如下 结束 —————

最后，离线地图描画的最终效果如下图所示。

四、结束语