Android 定位（GPS为主）笔记

作者: silencefun | 来源:发表于2020-09-01 22:14 被阅读0次

一概览

0.概念
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。
GNSS全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的。

1.定位方式
（1）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，获取经纬度信息耗时，耗电；

（2）NETWORK_PROVIDER：通过移动网络的基站或者 Wi-Fi 来获取地理位置；
优点：只要有网络，就可以快速定位，室内室外都可；
缺点：精确度不高；

（3）PASSIVE_PROVIDER：被动接收更新地理位置信息，而不用自己请求地理位置信息。 PASSIVE_PROVIDER 返回的位置是通过其他 providers 产生的，可以查询 getProvider() 方法决定位置更新的由来，需要 ACCESS_FINE_LOCATION 权限，但是如果未启用 GPS，则此 provider 可能只返回粗略位置匹配；

2.版本差异与权限
权限
（1）ACCESS_FINE_LOCATION是精确位置，如果使用GPS_PROVIDER或者同时使用GPS_PROVIDER和NETWORK_PROVIDER，需声明该权限，它对于这两个provider都是有效的；
（2）ACCESS_COARSE_LOCATION是粗略位置，该权限只针对NETWORK_PROVIDER。
版本差异
Android 6.0 以上动态申请权限
Android 7.0 以上可以获取GPS原始数据。

二、代码相关

2.0 权限检查

       if (ActivityCompat.checkSelfPermission(this, Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED && ActivityCompat.checkSelfPermission(this, Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
             Log.i(TAG, "startLocationClient checkSelfPermission return");
            return;
       }

GPS是否开启

   boolean gpsEnabled = locationManager.isProviderEnabled(LocationManager.GPS_PROVIDER);
     if (!gpsEnabled) {
        //检测gps 开启状态
          Log.i(TAG, "gpsEnabled  " + gpsEnabled);
          Intent settingsIntent = new Intent(Settings.ACTION_LOCATION_SOURCE_SETTINGS);
          settingsIntent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
          startActivity(settingsIntent);
     }

2.1 搜星判断

GPS 首次通信非常耗时，所以很多时候可能请求不到坐标。可以侧面从有效卫星数量来判断是室内外。

  LocationManager  locationManager = (LocationManager) getSystemService(Context.
            LOCATION_SERVICE);
  locationManager.addGpsStatusListener(statusListener);


private static int STAR_MAX_SNR = 50;//搜星最大有效snr 上限
private static int STAR_MIN_SNR = 30;//最低有效snr 下限
private static int MIN_STAR_NUM = 4;//最低有效卫星数量
private ArrayList<GpsSatellite> numSatelliteList = new ArrayList();//有效搜星数量


private final GpsStatus.Listener statusListener = new GpsStatus.Listener() {
    public void onGpsStatusChanged(int event) {// GPS状态变化时的回调，获取当前状态

        if (ActivityCompat.checkSelfPermission(LocationServiceGPS.this, Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED && ActivityCompat.checkSelfPermission(LocationServiceGPS.this, Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
            return;
        }
        if (locationManager != null) {
            GpsStatus status = locationManager.getGpsStatus(null);
            // 获取卫星状态相关数据  判断 室内还是室外
            GetGPSStatus(event, status);
        }

    }
};


/**
 * @param event
 * @param status
 */

private void GetGPSStatus(final int event, final GpsStatus status) {

    ThreadPoolProxyFactory.getNormalThreadPoolProxy().execute(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {

            if (status == null) {

            } else if (event == GpsStatus.GPS_EVENT_SATELLITE_STATUS) {
                //   获取最大的卫星数（这个只是一个预设值）
                int maxSatellites = status.getMaxSatellites();
                Iterator<GpsSatellite> it = status.getSatellites().iterator();
                numSatelliteList.clear();

                int count = 0;
                while (it.hasNext() && count <= maxSatellites) {
                    GpsSatellite s = it.next();
                    if (s.getSnr() >= STAR_MIN_SNR && s.getSnr() <= STAR_MAX_SNR) {//
                        //只有信躁比不为0的时候才算搜到了星 此处统计SNR在30-50间的卫星数， 重要： 需要清除星历 重测 冷启动
                        numSatelliteList.add(s);
                        //  SCLog.i(TAG, "s.getSnr()" + " snr--- " + s.getSnr());
                        count++;
                    }

                }
                if (numSatelliteList.size() >= MIN_STAR_NUM) {
                    Log.i(TAG, "updateGpsStatus----numSatelliteList.size() >= 4 numSatelliteList.size()= " + numSatelliteList.size());
                    //todo 此处判断搜星结果 为有效信号
           
                }
            } else if (event == GpsStatus.GPS_EVENT_STARTED) {
                Log.i(TAG, "updateGpsStatus----GPS_EVENT_STARTED=");
                //定位启动
            } else if (event == GpsStatus.GPS_EVENT_STOPPED) {
                //定位结束
                Log.i(TAG, "updateGpsStatus----GPS_EVENT_STOPPED=");
            }
        }
    });

}

2.2 坐标获取

变量

private LocationManager locationManager;
private String provider = LocationManager.GPS_PROVIDER;//定位提供者
private long minTime = 1000;//最小间隔时间

方法

locationManager.requestLocationUpdates(provider, minTime * 2, 5, locationListener2);

requestLocationUpdates方法四个参数分别为，位置提供者类型，最小间隔时间（毫秒），最小间隔距离（米），位置变化回调

 /**
 * 这个 只用来监听状态 定位请求交给 主动 realyRequest
 */
private final LocationListener locationListener2 = new LocationListener() {
    public void onLocationChanged(Location location) {
        //当坐标改变时触发此函数，如果Provider传进相同的坐标，它就不会被触发
        Log.i(TAG, "LocationListener  onLocationChanged");
        updateToNewLocation(location);
    }

    public void onProviderDisabled(String provider) {
        //Provider被disable时触发此函数，比如GPS被关闭
        Log.i(TAG, "LocationListener  onProviderDisabled");
    }

    public void onProviderEnabled(String provider) {
         // Provider被enable时触发此函数，比如GPS被打开
          Log.i(TAG, "LocationListener  onProviderEnabled");
    }

    public void onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras) {
        //  extras   provider的一些设置参数（如高精度、低功耗等）
        // Provider的转态在可用、暂时不可用和无服务三个状态直接切换时触发此函数
        switch (status) {
 //                Provider的转态
            case LocationProvider.AVAILABLE:
                Log.i(TAG, "LocationListener  onStatusChanged  LocationProvider.AVAILABLE");

                break;
            case LocationProvider.OUT_OF_SERVICE:
                Log.i(TAG, "LocationListener  onStatusChanged   .LocationProvider.OUT_OF_SERVICE");
                Pair state = new Pair(RESULT_STATE_GPS_ERR, "GPS OUT_OF_SERVICE");

                if (gpsCallBack != null) {
                    gpsCallBack.onReceiverStateInfo(state);
                }
                break;
            case LocationProvider.TEMPORARILY_UNAVAILABLE:
                Log.i(TAG, "LocationListener  onStatusChanged   .LocationProvider.TEMPORARILY_UNAVAILABLE");
                Pair state2 = new Pair(RESULT_STATE_GPS_ERR, "GPS 暂不可用");
                if (gpsCallBack != null) {
    //   gpsCallBack 是传递状态结果的接口
                    gpsCallBack.onReceiverStateInfo(state2);
                }
                break;
        }
    }
};

至于很多误导人的操作请求是

 Location newLocation = locationManager.getLastKnownLocation(LocationManager.GPS_PROVIDER);

这个是上次获取的已知坐标，可能是很久之前的其实没有意义。

可以从收到的坐标中获取精度最高的，同时做超时控制判断每隔一定时间获取精度最高点上报，最后移除listeners

/**
 * 移除监听
 */
private void removeListeners() {

    if (locationManager != null) {
        Log.i(TAG, "removeListeners----removeListeners");
        // 关闭程序时将监听器移除
        locationManager.removeUpdates(locationListener2);
        locationManager.removeGpsStatusListener(statusListener);
        locationManager = null;
    }
}

三、一些笔记

1.实测requestLocationUpdates要配合getLastKnownLocation一起使用，效果会更好。
2.GPS的精度问题

 location.hasAccuracy() 判断然后location.getAccuracy()获取。

官方API中提到

image.png

我理解是以收到坐标信息为原点，以精度值为半径，真实位置在该圆内的概率是68%。

四、LocationManager

LocationManager 分析

除了上文的添加GpsStatusListener

    mLocationManager.addGpsStatusListener(statusListener)
    mLocationManager.addNmeaListener(nmeaListener);
    mLocationManager.registerGnssMeasurementsCallback(gnssMeasurementEventListener);
    mLocationManager.registerGnssStatusCallback(gnssStatucallback);
    mLocationManager.registerGnssNavigationMessageCallback(gnssNavigationMessageCallback);

1. addNmeaListener

    mLocationManager.addNmeaListener(nmeaListener);

    private final  GpsStatus.NmeaListener nmeaListener =new GpsStatus.NmeaListener() {
    @Override
    public void onNmeaReceived(long timestamp, String nmea) {

    }
};

NMEA 0183是用于与船用电子设备通信的标准,通过此方法获取GPS引擎接收NMEA数据。

2.registerGnssStatusCallback

GNSS 状态回调
mLocationManager.registerGnssStatusCallback(gnssStatucallback);

  private GnssStatus.Callback gnssStatucallback =new GnssStatus.Callback() {
    /**
     * Called when GNSS system has started.
     */
    public void onStarted() {}

    /**
     * Called when GNSS system has stopped.
     */
    public void onStopped() {}

    /**
     * Called when the GNSS system has received its first fix since starting.
     * @param ttffMillis the time from start to first fix in milliseconds.
     */
    public void onFirstFix(int ttffMillis) {}

    /**
     * Called periodically to report GNSS satellite status.
     * @param status the current status of all satellites.
     */
    public void onSatelliteStatusChanged(GnssStatus status) {}
};

英语也很简单，很直白就不翻译了。

3.registerGnssNavigationMessageCallback

Used for receiving GNSS satellite Navigation Messages from the GNSS engine.
用于从GNSS引擎接收GNSS卫星消息。(一般用不到)

  mLocationManager.registerGnssNavigationMessageCallback(gnssNavigationMessageCallback);

     private final GnssNavigationMessage.Callback gnssNavigationMessageCallback=new GnssNavigationMessage.Callback() {
    @Override
    public void onGnssNavigationMessageReceived(GnssNavigationMessage event) {  
   //返回最新收集的GNSS消息。
        super.onGnssNavigationMessageReceived(event);
    }

    @Override
    public void onStatusChanged(int status) {
       //返回GNSS导航系统的最新状态。
        super.onStatusChanged(status);
    }
};

4.registerGnssMeasurementsCallback

注册GPS测量回调。

   mLocationManager.registerGnssMeasurementsCallback(gnssMeasurementEventListener);
    private final GnssMeasurementsEvent.Callback gnssMeasurementEventListener =
        new GnssMeasurementsEvent.Callback() {
            @Override
            public void onGnssMeasurementsReceived(GnssMeasurementsEvent eventArgs) {
                super.onGnssMeasurementsReceived(eventArgs);
                //这里我们获取到了回调的测量数据容器：GnssMeasurementsEvent eventArgs
                  onGnssMeasurementsReceived(eventArgs);
         
            }

            @Override
            public void onStatusChanged(int status) {
                super.onStatusChanged(status);
            }
        };

五 GNSS

Android 7.0 以后官方推荐使用GNSS 。

1.GnssMeasurementsEvent

gnss 的测量数据mLocationManager.registerGnssMeasurementsCallback(gnssMeasurementEventListener)回调接受的数据
成员变量

private final GnssClock mClock;//时钟 
private final Collection<GnssMeasurement> mReadOnlyMeasurements;//测量数据

参见Android 获取GNSS原始数据

获取办法

   private void onGnssMeasurementsReceived(GnssMeasurementsEvent event) {
    StringBuilder builder=new StringBuilder("GNSS测量数据：\n\n");
    //这里的toStringClock和toStringMeasurement将写在下一步里
    builder.append(toStringClock(event.getClock()));//写入gnss时钟的数据
    builder.append("\n");

    for (GnssMeasurement measurement : event.getMeasurements()) {
        builder.append(toStringMeasurement(measurement));//写入gnss测量数据
        builder.append("\n");
    }
    
  }

  private String toStringClock(GnssClock gnssClock){
    //将GPS接收器时钟的值转换为字符串
    final String format = "   %-4s = %s\n";//定义数据显示格式，“%-4”表示左对齐、不足四位补足四位
    StringBuilder builder=new StringBuilder("GNSS时钟:\n");
    DecimalFormat numberFormat = new DecimalFormat("#0.000");//定义格式化数字


    if (gnssClock.hasLeapSecond()) {
        //如果闰秒存在则显示闰秒
        builder.append(String.format(format, "闰秒（LeapSecond）", gnssClock.getLeapSecond()));
    }
    builder.append(String.format(format, "硬件时钟（TimeNanos）", gnssClock.getTimeNanos()));//获取以毫秒为单位的GNSS接收器内部硬件时钟值
    if (gnssClock.hasTimeUncertaintyNanos()) {
        //获取硬件时钟的误差估计（不确定度）
        builder.append(String.format(format, "时钟误差估计（TimeUncertaintyNanos）", gnssClock.getTimeUncertaintyNanos()));
    }

    if (gnssClock.hasFullBiasNanos()) {
        //如果存在接收机本地时钟总偏差，则显示
        builder.append(String.format(format, "总时钟偏差（FullBiasNanos）", gnssClock.getFullBiasNanos()));
    }
    if (gnssClock.hasBiasNanos()) {
        //亚纳秒偏差
        builder.append(String.format(format, "亚偏差（BiasNanos）", gnssClock.getBiasNanos()));
    }
    if (gnssClock.hasBiasUncertaintyNanos()) {
        //FullBiasNanos和BiasNanos的误差估计
        builder.append(String.format(format, "时钟偏差估计（BiasUncertaintyNanos）", numberFormat.format(gnssClock.getBiasUncertaintyNanos())));
    }
    /**
     * 注意：以上五个数据用于计算GPS时钟
     * 具体计算方法为：local estimate of GPS time = TimeNanos - (FullBiasNanos + BiasNanos)
     *     世界标准时：UtcTimeNanos = TimeNanos - (FullBiasNanos + BiasNanos) - LeapSecond * 1,000,000,000
     */
    if (gnssClock.hasDriftNanosPerSecond()) {
        //以每秒纳秒为单位获取时钟的漂移
        builder.append(String.format(format, "时钟漂移（DriftNanosPerSecond）", numberFormat.format(gnssClock.getDriftNanosPerSecond())));
    }
    if (gnssClock.hasDriftUncertaintyNanosPerSecond()) {
        //时钟偏差的估计
        builder.append(String.format(format, "时钟漂移估计（DriftUncertaintyNanosPerSecond）", numberFormat.format(gnssClock.getDriftUncertaintyNanosPerSecond())));
    }
    //获取硬件时钟不连续的计数,即：每当gnssclock中断时，该值+1
    builder.append(String.format(format, "中断计数（HardwareClockDiscontinuityCount）", gnssClock.getHardwareClockDiscontinuityCount()));
    return builder.toString();
}


private String toStringMeasurement(GnssMeasurement measurement){
    //将GNSS测量结果转换为字符串
    //定义显示格式
    final String format = "   %-4s = %s\n";
    StringBuilder builder = new StringBuilder("GNSS测量结果:\n");
    DecimalFormat numberFormat = new DecimalFormat("#0.000");
    DecimalFormat numberFormat1 = new DecimalFormat("#0.000E00");

    //获取卫星ID
    /**
     * 取决于卫星类型
     * GPS：1-32
     * SBAS：120-151、183-192
     * GLONASS：OSN或FCN + 100之一
     * 1-24作为轨道槽号（OSN）（首选，如果知道）
     * 93-106作为频道号（FCN）（-7至+6）加100。即将-7的FCN编码为93，0编码为100，+ 6编码为106
     * QZSS：193-200
     * 伽利略：1-36
     * 北斗：1-37
     */
    builder.append(String.format(format, "卫星ID", measurement.getSvid()));

    //获取卫星类型
    /**
     *  1:CONSTELLATION_GPS 使用GPS定位
     *  2:CONSTELLATION_SBAS 使用SBAS定位
     *  3：CONSTELLATION_GLONASS 使用格洛纳斯定位
     *  4：CONSTELLATION_QZSS 使用QZSS定位
     *  5：CONSTELLATION_BEIDOU 使用北斗定位 （^-^）!
     *  6：CONSTELLATION_GALILEO 使用伽利略定位
     *  7：CONSTELLATION_IRNSS 使用印度区域卫星定位
     */
    builder.append(String.format(format, "卫星类型", measurement.getConstellationType()));

    //获取进行测量的时间偏移量（以纳秒为单位）
    builder.append(String.format(format, "测量时间偏移量", measurement.getTimeOffsetNanos()));

    //获取每个卫星的同步状态
    //具体数值含义请查表
    builder.append(String.format(format, "同步状态", measurement.getState()));

    //获取时间戳的伪距速率，以m/s为单位
    builder.append(String.format(format, "伪距速率", numberFormat.format(measurement.getPseudorangeRateMetersPerSecond())));
    //获取伪距的速率不确定性（1-Sigma），以m/s为单位
    builder.append(String.format(format, "伪距速率不确定度", numberFormat.format(measurement.getPseudorangeRateUncertaintyMetersPerSecond())));
    //
    if (measurement.getAccumulatedDeltaRangeState() != 0) {
        // 获取“累积增量范围”状态
        // 返回：MULTIPATH_INDICATOR_UNKNOWN（指示器不可用）=0
        // notice 即：指示器可用时，收集数据
        builder.append(
                String.format(format, "累积增量范围状态", measurement.getAccumulatedDeltaRangeState()));

        //获取自上次重置通道以来的累积增量范围，以米为单位.
        //该值仅在上面的state值为“可用”时有效
        //notice 累积增量范围= -k * 载波相位（其中k为常数）
        builder.append(String.format(format, "累积增量范围", numberFormat.format(measurement.getAccumulatedDeltaRangeMeters())));

        //获取以米为单位的累积增量范围的不确定性（1-Sigma）
        builder.append(String.format(format, "累积增量范围不确定度", numberFormat1.format(measurement.getAccumulatedDeltaRangeUncertaintyMeters())));
    }

    if (measurement.hasCarrierFrequencyHz()) {
        //获取被跟踪信号的载波频率
        builder.append(String.format(format, "信号载波频率", measurement.getCarrierFrequencyHz()));
    }

    if (measurement.hasCarrierCycles()) {
        //卫星和接收器之间的完整载波周期数
        builder.append(String.format(format, "载波周期数", measurement.getCarrierCycles()));
    }

    if (measurement.hasCarrierPhase()) {
        //获取接收器检测到的RF相位
        builder.append(String.format(format, "RF相位", measurement.getCarrierPhase()));
    }

    if (measurement.hasCarrierPhaseUncertainty()) {
        //误差估计
        builder.append(String.format(format, "RF相位不确定度", measurement.getCarrierPhaseUncertainty()));
    }

    //获取一个值，该值指示事件的“多路径”状态,返回0或1或2
    //MULTIPATH_INDICATOR_DETECTED = 1 测量显示有“多路径效应”迹象
    // MULTIPATH_INDICATOR_NOT_DETECTED = 2 测量结果显示没有“多路径效应”迹象
    builder.append(String.format(format, "多路经效应指示器", measurement.getMultipathIndicator()));

    //
    if (measurement.hasSnrInDb()) {
        //获取信噪比（SNR），以dB为单位
        builder.append(String.format(format, "信噪比", measurement.getSnrInDb()));
    }

    if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.O) {
        if (measurement.hasAutomaticGainControlLevelDb()) {
            //获取以dB为单位的自动增益控制级别
            builder.append(String.format(format, "自动增益控制级别", measurement.getAutomaticGainControlLevelDb()));
        }
        if (measurement.hasCarrierFrequencyHz()) {
            builder.append(String.format(format, "载波频率", measurement.getCarrierFrequencyHz()));
        }
    }
    return builder.toString();

}

2.GnssNavigationMessage

GNSS satellite Navigation Message.GNSS卫星导航消息。
其中event.getData()二进制数据可以按照ICD协议文件（GPS接口控制文件）逐子帧解码出卫星运行轨道参数、卫星钟改正参数、电离层延迟改正参数等数据用于导航与定位。
绝大多数应用层开发无实际意义。

3.GnssStatus

mLocationManager.registerGnssStatusCallback(gnssStatucallback)回调中接收到的数据。
status.getSatelliteCount()来获取卫星数。

Android 定位（GPS为主）笔记

一概览

二、代码相关

2.0 权限检查

2.1 搜星判断

2.2 坐标获取

三、一些笔记

四、LocationManager

LocationManager 分析

1. addNmeaListener

2.registerGnssStatusCallback

3.registerGnssNavigationMessageCallback

4.registerGnssMeasurementsCallback

五 GNSS

1.GnssMeasurementsEvent

2.GnssNavigationMessage

3.GnssStatus

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1. addNmeaListener

2.registerGnssStatusCallback

3.registerGnssNavigationMessageCallback

4.registerGnssMeasurementsCallback

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2.GnssNavigationMessage

3.GnssStatus

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