Android地理位置服务解析
iyqk6887
8年前
<h2>GPS</h2> <p>基于卫星发射的信号，可以推算出手机到每颗卫星的距离，根据卫星的位置，推测出手机的位置。</p> <p>这是一张简单的GPS定位原理图，需要一点数学知识，先不讨论这个细节，需要的同学看 <a href="/misc/goto?guid=4959713992761029039" rel="nofollow,noindex">这里</a> 。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/209fdf469bf2fa44b1b75934ffb4a871.jpg"></p> <p>现在卫星信号全球都覆盖了，手机一般都有GPS芯片，因此可以实现定位。GPS方式准确度是最高的，走卫星通道，不需要联网就可以要使用。但是它的缺点也非常明显：</p> <ul> <li>1.比较耗电;</li> <li>2.绝大部分用户默认不开启GPS模块，也不会长时间开着;</li> <li>3.从GPS模块启动到获取第一次定位数据，可能需要 <strong>比较长的时间</strong> ;</li> <li>4. <strong>只能在户外使用</strong> ，当有遮挡物干扰时，几乎无法使用，如城市大楼密集的地方。</li> </ul> <h2>WiFi</h2> <p>通过获取当前所连接的WiFi热点的一些信息，然后访问定位服务以获得经纬度坐标。</p> <p>这是一张简单的WiFi定位原理图。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/534e97a86d01b1d09b0e3900f933362f.jpg"></p> <p>因为WiFi热点一般都是固定位置，所以只要能知道手机连接的WiFi热点的位置，也就可以推算出手机的位置。而且由于手机一般连接的WiFi不会太远，所以其实精确度也不会太差。也不会像GPS那样需要耗时比较久才能获得位置信息。</p> <h2>Cell-ID</h2> <p>采集到手机所连接的基站ID号(cellid)和其它的一些信息(MNC，MCC，LAC等)，然后通过网络访问定位服务，获取并返回对应的经纬度坐标。</p> <p>这是一张简单的基站定位原理图。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/d5e6a2281ab923e705fc9f79e8920256.jpg"></p> <p>现在各大运营商的基站已经覆盖了全国大部分地区，每个基站的ID号是全球唯一的，只要有手机信号，就能接收到周围基站的信号。基站定位的精确度不如GPS，但优点是能够在室内用，只要网络通畅就行。</p> <p>其实各种定位方式，大体都是基于三角定位的原理，不过计算的时候会有一些自己的特点，这里先不深究背景知识了。下面进入正题。</p> <h2>Android系统上如何获取地理位置</h2> <h2>方法1：Google Play Service提供的API</h2> <p>这个不多说，因为国内不可用！！！</p> <p>需要的同学可以自己爬梯子看下用法，比较简单： <a href="/misc/goto?guid=4959713992849817405" rel="nofollow,noindex">https://developer.android.com/google/play-services/location.html</a></p> <h2>方法2：系统提供的原生API：主要就是系统的 android.location 中提供的两个类。</h2> <ul> <li><strong>LocationManager：</strong> 和大多数系统提供的 <strong>SystemService</strong> 一样是单例，通过 locationManager = (LocationManager) context.getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE); 来获取。</li> <li><strong>LocationListener：</strong> 非常典型的观察者模式，需要监听地理位置的时候，创建一个 <strong>Listener</strong> ，实现LocationListener中的几个回调方法。把Listener传给LocationManager，当地理位置变化的时候就会回调 onLocationChanged(Location location) 发出通知。</li> <li>官方指导： <a href="/misc/goto?guid=4959713992928359189" rel="nofollow,noindex">https://developer.android.com/guide/topics/location/strategies.html</a></li> </ul> <h2>方法3：使用百度、高德之类的地图SDK。</h2> <p>这简直就是大招了，各家都有自己的数据库，比起系统提供的API强太多了。这个这次也不说，各家的接入文档写的很清楚。</p> <h2>使用原生API采集地理位置的方法</h2> <p>下面介绍一下我对使用原生API的理解，毕竟不是所有场景都需要用到大招级别的sdk，有的情况我们需要自己实现定位服务。</p> <h2>1.首先需要了解PROVIDER</h2> <p>看过前面介绍的3种定位方式之后，可以很容易理解PROVIDER是什么。其实它就对应着地理位置采集的几种方式：</p> <ul> <li>LocationManager.GPS_PROVIDER：通过gps来获取地理位置的经纬度信息，优点：获取地理位置信息精确度高，缺点：只能在户外使用， <strong>耗时，耗电</strong> 。</li> <li>LocationManager.NETWORK_PROVIDER：通过移动网络的基站或者WiFi来获得地理位置，优点：只要有网络，获取速度快，耗电低，在室内室外都可以使用。</li> <li>LocationManager.PASSIVE_PROVIDER：被动的接收更新的地理位置信息，而不用自己主动请求地理位置。意思就是共享手机上其他App采集的位置信息，而不是自己主动去采集。</li> </ul> <p>下图是3种Provider的特点和区别：</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/baafbc310b4e54e0f580971ccbe80b99.jpg"></p> <h2>2.打开手机的设置</h2> <p>先看下原生系统中地理位置设置的界面截图：</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/b78bd50af17c8626e6b1adafe103f437.jpg"></p> <p>以原生系统为例，需要采集地理位置时，需要：</p> <ul> <li>打开通知栏的GPS开关</li> <li>进入 设置->位置信息->模式 ，打开开关。然后我们可以看到，这里有3类模式： <ul> <li>高精确度：使用GPS、WLAN、蓝牙或者移动网络确定位置</li> <li>节电：使用WLAN、蓝牙或者移动网络确定位置</li> <li>仅限设备：使用GPS确定位置</li> </ul> </li> </ul> <p>PS：我发现小米手机上，即使你把通知栏里面地理位置开关关闭了，进入系统的设置界面，还是可以看到地理位置是开启的，默认选择的是 节电 模式。而原生系统你只要在通知栏关闭了开关，就无法使用定位服务了。这里感觉国内厂商在细节上可能会有一些不同的实现。</p> <h2>3.给你的App注册权限</h2> <p>当你在代码里面使用3种不同的Provider时，应该关注到两个权限：</p> <ul> <li>LocationManager.GPS_PROVIDER：android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION</li> <li>LocationManager.NETWORK_PROVIDER：android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION 或者 android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION。 <ul> <li>当声明ACCESS_FINE_LOCATION时，拿到的位置信息将更精确（几十米到几百米）</li> <li>当声明ACCESS_COARSE_LOCATION时，拿到的位置会粗略一点（几百米到几千米）</li> </ul> </li> <li>LocationManager.PASSIVE_PROVIDER：android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION</li> </ul> <p>注意：如果声明了ACCESS_FINE_LOCATION时，就不用再声明ACCESS_COARSE_LOCATION了，因为ACCESS_FINE_LOCATION已经包含了使用NETWORK_PROVIDER的能力。此外从Android6.0开始，ACCESS_FINE_LOCATION和ACCESS_COARSE_LOCATION已经是 <strong> <em>dangerous permission</em> </strong> ，开发者需要注意这一点，当用户在运行你的App时，如果没有授权，仍然是无法获取到地理位置信息的。</p> <h2>4.根据需求的场景写代码（记住要尽量省电）</h2> <p>一定要省电：这是一个非常重要的用户体验，我们应该对自己做的App负责。什么时候开始使用地理位置服务，什么时候停止使用，我们一定要想清楚，尽量不要一直占用着这种高耗电的资源。</p> <h3>4.1基本代码</h3> <p>下面看代码，一段基本的获取地理位置的代码是这么写的，这段代码可以让你通过异步的方式获取到用户的地理位置。</p> <pre> <code class="language-java">// 获得Location Manager的实例 LocationManager locationManager = (LocationManager) this.getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE); // 定义一个监听器，实现onLocationChanged方法，在这个方法里面可以拿到更新后的地理位置 LocationListener locationListener = new LocationListener() { public void onLocationChanged(Location location) { // 新的Location值在这里返回，Location实例中包含着纬度、经度、海拔、精确度、更新时间等一系列信息。 makeUseOfNewLocation(location); } public void onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras) {} public void onProviderEnabled(String provider) {} public void onProviderDisabled(String provider) {} }; // 注册监听器，当地理位置变化时，发出通知给Listener。这个方法很关键。4个参数需要了解清楚： // 第1个参数：你所使用的provider名称，是个String // 第2个参数minTime：地理位置更新时发出通知的最小时间间隔 // 第3个参数minDistance：地理位置更新发出通知的最小距离，第2和第3个参数的作用关系是“或”的关系，也就是满足任意一个条件都会发出通知。这里第2、3个参数都是0，意味着任何时间，只要位置有变化就会发出通知。 // 第4个参数：你的监听器 locationManager.requestLocationUpdates(LocationManager.NETWORK_PROVIDER, 0, 0, locationListener);</code></pre> <h3>4.2如何优化</h3> <p>但是实战中一定要尽量去优化，虽然获取地理位置只能是异步的，但是仍然不建议一直不停地监听地理位置的变化。</p> <p>谷歌官方也给出了一个采集地理位置的思路，非常值得我们来参考。思路的基本步骤如下：</p> <ul> <li>启动应用。</li> <li>当用户进入到应用中需要使用地理位置场景时，选择一个合适的Provider，开始监听地理位置的变化。</li> <li>获取系统中缓存的上次的地理位置 LastKnownLocation ，保存到当前地理位置变量 currentLocation 中作为备选值，当拿到新的地理位置后，对比两者，选择最优的那个继续保存它。</li> <li>停止监听地理位置的变化。</li> <li>使用当前维护着的这个Location作为用户的位置。</li> </ul> <p>谷歌还给出了这个方案的一个timeline图示。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/0289d9682d7d181f87e4932614b2b706.jpg"></p> <h3>4.3关键问题</h3> <p>我们比较关注下面4点：</p> <ul> <li>1.如何选择一个最好的provider？</li> <li>2.什么时候开始监听地理位置变化，什么时候结束？</li> <li>3.如何比较两个地理位置，决定哪个更好？</li> <li>4.LastknownPostion怎么获取，怎么使用？</li> </ul> <p>下面介绍我的想法：</p> <p>第1点：如何选择一个最好的provider？</p> <p>这需要看你的需求。系统中也提供了一些方法来帮我们选择，可以设定一个条件 Criteria ，指定帅选最符合条件的地理位置提供者，根据Cirteria指定的条件，设备会自动选择哪种location provider。</p> <p>代码如下：</p> <pre> <code class="language-java">Criteria criteria = new Criteria();// criteria.setAccuracy(Criteria.ACCURACY_FINE);//设置定位精准度 criteria.setAltitudeRequired(false);//是否要求海拔 criteria.setBearingRequired(true);//是否要求方向 criteria.setCostAllowed(true);//是否要求收费 criteria.setSpeedRequired(true);//是否要求速度 criteria.setPowerRequirement(Criteria.POWER_LOW);//设置相对省电 criteria.setBearingAccuracy(Criteria.ACCURACY_HIGH);//设置方向精确度 criteria.setSpeedAccuracy(Criteria.ACCURACY_HIGH);//设置速度精确度 criteria.setHorizontalAccuracy(Criteria.ACCURACY_HIGH);//设置水平方向精确度 criteria.setVerticalAccuracy(Criteria.ACCURACY_HIGH);//设置垂直方向精确度 // 返回满足条件的，当前设备可用的location provider // 当第2个参数为false时，返回当前设备所有provider中最符合条件的那个（但是不一定可用）。 // 当第2个参数为true时，返回当前设备所有可用的provider中最符合条件的那个。 String rovider = mLocationManager.getBestProvider(criteria,true);</code></pre> <p>总之，一共就3个provider，其实对于大部分开发者，选来选去就是 gps or network 。</p> <p>第2点，什么时候开始，什么时候结束？</p> <p>我认为最好开启了监听器后，要尽可能早地结束它。也就是不要调用了 requestLocationUpdates(provider, minTime, minDistance, listener) 让位置服务开始工作后，很长时间都不去 removeUpdates(listener) 来停止服务。</p> <p>虽然在 requestLocationUpdates 方法中，有 <strong>minTime</strong> 、 <strong>minDistance</strong> 参数可以设置。比如设置了60000ms的minTime，希望采更新完一次地理位置后休息60s。或者设置2000米的minDistance，希望位置变化不超过2公里，也休息。这样做 <strong>看起来好像</strong> 是可以省电。</p> <p>但是实测中发现，如果调用 requestLocationUpdates(LocationManager.GPS_PROVIDER, 60000, 2000, listener) 注册监听器后，系统的状态栏上面的GPS那个小图标一直在显示。只要你不 removeUpdates(listener) ，他就一直在工作。其实我理解，即使你设置了minTime和minDistance，位置服务还是一直处于工作状态的，不然它怎么知道位置变化超过了你设定的minDistance呢？</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/cbbb96f47790a23ec95751edebf7f110.jpg"></p> <p>所以我的建议是，当你调用 <strong>requestLocationUpdates</strong> 后，还应该是设置一个定时器，比如30s。当30s时间到了之后，就 <strong>removeUpdate</strong> ，不再监听地理位置了，转而使用备选的LastKnownLocation。当下次需要使用地理位置时，再重新注册监听器，监听30s，然后就移除监听器。如果对实时性要求高，我们可以在用户进入App中某个需要定位服务的场景之前，采用这个方法获取一次地理位置，把它保存下来。</p> <p>第3点，如何比较两个Location，选出更好的那个？</p> <p>谷歌也给出了代码示例，先看一下。</p> <pre> <code class="language-java">private static final int TWO_MINUTES = 1000 * 60 * 2; /** Determines whether one Location reading is better than the current Location fix * @param location The new Location that you want to evaluate * @param currentBestLocation The current Location fix, to which you want to compare the new one */ protected boolean isBetterLocation(Location location, Location currentBestLocation) { if (currentBestLocation == null) { // A new location is always better than no location return true; } // Check whether the new location fix is newer or older long timeDelta = location.getTime() - currentBestLocation.getTime(); boolean isSignificantlyNewer = timeDelta > TWO_MINUTES; boolean isSignificantlyOlder = timeDelta < -TWO_MINUTES; boolean isNewer = timeDelta > 0; // If it's been more than two minutes since the current location, use the new location // because the user has likely moved if (isSignificantlyNewer) { return true; // If the new location is more than two minutes older, it must be worse } else if (isSignificantlyOlder) { return false; } // Check whether the new location fix is more or less accurate int accuracyDelta = (int) (location.getAccuracy() - currentBestLocation.getAccuracy()); boolean isLessAccurate = accuracyDelta > 0; boolean isMoreAccurate = accuracyDelta < 0; boolean isSignificantlyLessAccurate = accuracyDelta > 200; // Check if the old and new location are from the same provider boolean isFromSameProvider = isSameProvider(location.getProvider(), currentBestLocation.getProvider()); // Determine location quality using a combination of timeliness and accuracy if (isMoreAccurate) { return true; } else if (isNewer && !isLessAccurate) { return true; } else if (isNewer && !isSignificantlyLessAccurate && isFromSameProvider) { return true; } return false; } /** Checks whether two providers are the same */ private boolean isSameProvider(String provider1, String provider2) { if (provider1 == null) { return provider2 == null; } return provider1.equals(provider2); }</code></pre> <p>这段代码的策略是：</p> <ul> <li>1.先看更新时间：设定一个时间范围，2分钟。 <ul> <li>如果新的Location比旧的Location获取时间更新，且超过2分钟，那么认为新的Location更好。</li> <li>如果新的Location比旧的Location获取时间更老，且超过2分钟，那么认为新的Location不够好。</li> <li>如果新的Location比旧的Location获取时间更新，但没有超过2分钟，那么看下它们的精确度。</li> </ul> </li> <li>2.再看精确度：设定一个精确度范围，200米。 <ul> <li>如果新的Location比旧的Location精确度更高，那么认为新的Location更好。</li> <li>如果新的Location和旧的Location精确度相等，且获取时间更新，那么认为新的Location更好。</li> <li>如果新的Location比旧的Location精确度低200m以内，且获取时间更新，来自同一个provider，那么为认为新的Location更好。</li> <li>其他情况都认为旧的Location更好。</li> </ul> </li> </ul> <p>这段代码是一个参考，我们实际开发中可以更具需要去定义自己的 <strong>Better Location</strong> 策略。</p> <p>另外，从API>=17开始，Location类还增加了一个 getElapsedRealtimeNanos 方法（获取从系统启动后走过的时间），这是为了解决 getTime 方法（获取UTC时间）不够精确，容易产生误差的问题。这个方法在比较两个Location时将更加可靠。</p> <p>第4点，怎么获取LastknownPostion，怎么使用？</p> <p>相信有了第3点，应该知道怎么选择 <strong>Better Location</strong> 。至于获取LastKnownLocation直接看代码。</p> <pre> <code class="language-java">Location gpsLocation = null; Location networkLocation = null; if (context.checkCallingOrSelfPermission(Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) { gpsLocation = locationManager.getLastKnownLocation(LocationManager.GPS_PROVIDER); } if (context.checkCallingOrSelfPermission(Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) { networkLocation = locationManager.getLastKnownLocation(LocationManager.NETWORK_PROVIDER); } // 下面可以比较一下哪个更好... Location currentLocation = gpsLocation; if (isBetterLocation(currentLocation, networkLocation)){ currentLocation = networkLocation; }</code></pre> <h2>总结一下</h2> <p>说了一大堆，我觉得平时开发的时候应该这么做：</p> <ul> <li>1.确定自己的应用什么时候要开始监听地理位置变化，什么时候停止。</li> <li>2.选择一个合适的provider，开始监听它提供的地理位置变化。</li> <li>3.读取系统中GPS和NETWORK这两个Provide缓存的 <strong>LastKnownPostion</strong> ，选出Better Location保存到currentBestLocation变量中。</li> <li>4.监听到地理位置更新后，把更新到的Location和保存的currentBestLocation比较，得出Better One，再保存到currentBestLocation变量中。</li> <li>5.使用currentBestLocation作为用户的位置，并在合适时机移除监听器。</li> </ul> <p> </p> <p>来自：http://unclechen.github.io/2016/09/02/Android地理位置服务解析/</p> <p> </p>