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简介：本文深入介绍Android平台上的GPS和基站定位技术，并通过Android Studio开发实践，讲解如何实现这两种定位方式。文章首先讲解如何利用LocationManager和LocationListener获取GPS定位信息，包括添加权限和初始化监听器。然后，通过请求位置更新来实现定时定位。接着，文章转向基站定位，阐述如何通过计算信号强度和角度来估算设备位置，并探讨其室内可用性和精度限制。最后，介绍Google Play服务中的FusedLocationProviderClient，展示如何融合多种定位源以获得更优定位结果，并强调开发者在实际应用中需要考虑定位策略与用户体验。
1. Android GPS定位技术介绍
Android设备中的全球定位系统（GPS）是一种广泛使用的技术，它能够提供准确的位置信息。GPS定位技术依靠的是卫星信号，能够在室外环境中提供精确至几米的位置数据。尽管如此，GPS定位在室内或者信号覆盖较差的区域准确性会降低，因此开发者需要结合其他定位技术来提升应用的整体定位性能。
在Android平台上，利用Google Play Services提供的Location API，开发者可以轻松集成GPS定位功能。这些API能够提供丰富的定位信息，比如经纬度、速度、方向等，并且能够根据应用需求设置定位参数，比如最小距离间隔、最小时间间隔等。
Android 8.0引入的Location API还支持前台位置更新，允许应用在用户界面处于活动状态时获得更频繁的位置更新，这对于需要实时跟踪位置的应用尤其重要。而在深入探讨如何添加定位权限和监听实现之前，我们需要先理解定位权限的申请以及权限管理在不同Android版本上的变化。
2. Android基站定位技术介绍
3.1 添加GPS定位权限
3.1.1 权限申请的必要性
在Android设备上实现位置服务，无论是GPS还是基站定位，都需要获取用户的明确许可。对于GPS定位，应用必须声明位置权限才能访问设备的GPS硬件。从Android 6.0（API级别23）开始，Google引入了动态权限模型，要求应用在运行时请求必要的权限。
对于开发者来说，请求权限是应用能正常使用定位功能的前提。未经用户授权，应用将无法获取到准确的位置信息。通常这通过在应用的Manifest文件中声明 ACCESS_FINE_LOCATION 权限来实现。此外，如果应用还需要利用网络（如Wi-Fi或蜂窝数据）定位，同样需要声明 ACCESS_COARSE_LOCATION 权限。
3.1.2 Android 6.0以上权限管理的新变化
在Android 6.0以上版本，应用在声明权限之外还需要在运行时请求权限。这是因为用户可以在应用运行后随时更改权限设置，而应用在权限被更改后仍需正常工作。
开发者需要在代码中明确检查权限是否被授予，并在权限未授予的情况下向用户提出请求。这涉及到 ActivityCompat.requestPermissions 方法的使用，并且需要正确处理用户响应。处理用户拒绝权限请求时，应用应当优雅地降级功能或通知用户缺少权限将限制应用的功能。
3.2 实现GPS位置监听
3.2.1 利用LocationListener进行监听
为了实时获取位置更新，开发者需要实现 LocationListener 接口。这个接口包含四个方法： onLocationChanged() 、 onStatusChanged() 、 onProviderEnabled() 和 onProviderDisabled() ，分别在位置更新、GPS状态改变、位置提供者启用或禁用时被调用。
具体到实现时，开发者需要在自己的Activity或Service中创建 LocationManager 实例，并通过调用 requestLocationUpdates() 方法来注册位置监听。以下是实现监听位置更新的基本代码片段：
LocationManager locationManager = (LocationManager) getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);
LocationListener locationListener = new LocationListener() {
@Override
public void onLocationChanged(Location location) {
// 当位置发生变化时，调用此方法。
// 参数location包含了最新的位置信息。
}
@Override
public void onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras) {
// 当位置提供者状态改变时调用，例如GPS状态。
}
@Override
public void onProviderEnabled(String provider) {
// 当位置提供者被启用时调用。
}
@Override
public void onProviderDisabled(String provider) {
// 当位置提供者被禁用时调用。
}
};
locationManager.requestLocationUpdates(LocationManager.GPS_PROVIDER, 0, 0, locationListener);
3.2.2 精确定位与耗电的权衡
在实现GPS位置监听时，开发者需要考虑精确度和电池寿命之间的权衡。提高定位精度通常意味着设备需要更频繁地与GPS卫星通信，这会导致更高的电量消耗。
为了优化，可以在 requestLocationUpdates 方法中设置合理的位置更新时间间隔和最小距离。开发者可以使用 LocationManager 的 setTestProviderLocation() 或 setTestProviderStatus() 方法来模拟位置更新，以便测试不同的参数设置对电池寿命的影响。
3.3 实现基站位置监听
3.3.1 通过TelephonyManager获取基站信息
除了GPS，Android还提供了利用蜂窝网络基站进行定位的方法。虽然这种定位方式的精确度不及GPS，但它能够在室内或GPS信号弱的环境中提供辅助定位信息。
要获取基站信息，开发者需要使用 TelephonyManager 。以下是使用 TelephonyManager 获取网络运营商信息及当前连接的基站信息的代码示例：
TelephonyManager telephonyManager = (TelephonyManager) getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE);
String networkOperatorName = telephonyManager.getNetworkOperatorName();
CellInfo cellInfo = telephonyManager.getAllCellInfo().get(0); // 获取基站信息
CellIdentity cellIdentity = cellInfo.getCellIdentity();
3.3.2 基站定位的精度和适用场景
基站定位的精确度受到多种因素的影响，包括网络环境、设备性能和所在位置的基站密度等。其精度一般在几百米到几公里之间，远不如GPS定位精确。
尽管如此，基站定位在室内定位和GPS信号不佳的环境中非常有用。一些如紧急呼叫(E911)或基于位置的服务等场景，就需要依赖基站定位技术。
由于基站定位通常用于GPS定位的补充，开发者应当根据实际需要选择合适的定位技术，并在必要时结合使用。同时，开发者应当在应用中明确告知用户关于位置信息使用的情况，尊重并保护用户隐私。
3. 添加定位权限和监听实现
3.1 添加GPS定位权限
3.1.1 权限申请的必要性
在Android应用中，获取用户位置信息属于敏感数据访问，必须得到用户的授权。GPS定位功能尤为如此，因为它能够提供非常精确的位置数据。从Android 6.0（API级别23）开始，应用被要求在运行时请求敏感权限，而不仅仅是在应用的Manifest文件中声明。这就意味着开发人员需要在代码中明确请求权限，并处理用户的授权或拒绝响应。
权限申请的重要性不言而喻，它不仅关系到应用的功能完整性，更是符合用户隐私和数据保护法律法规的基本要求。如果应用未获取到相应权限，系统将不允许应用访问相关功能，从而导致定位功能无法正常工作。
3.1.2 Android 6.0以上权限管理的新变化
在Android 6.0及以上版本中，对于敏感权限的管理更为严格，引入了运行时权限的概念。这意味着应用需要在代码中请求权限，并根据用户的响应来决定是否可以继续执行需要该权限的操作。以下是运行时权限处理流程：
在代码中检查是否已经获取权限。 如果未获取权限，则请求权限。 处理用户的授权或拒绝反馈。 如果用户授权，则可以访问需要权限的功能。
这一改变要求开发者对应用的权限管理逻辑进行细致的设计和实现，从而确保应用在不同版本的Android系统上都能正确且安全地运行。
// 检查和请求GPS权限的示例代码
if (ActivityCompat.checkSelfPermission(thisActivity, Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
// 权限未被授予
if (ActivityCompat.shouldShowRequestPermissionRationale(thisActivity, Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION)) {
// 提供为何需要这个权限的说明
} else {
// 请求权限，权限请求的结果会回调onRequestPermissionsResult方法
ActivityCompat.requestPermissions(thisActivity, new String[]{Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION}, MY_PERMISSIONS_REQUEST_LOCATION);
}
} else {
// 权限已被授予，可以执行定位操作
}
3.2 实现GPS位置监听
3.2.1 利用LocationListener进行监听
一旦获得了定位权限，我们就可以使用LocationListener接口来监听位置变化。LocationListener提供了一系列回调方法，如onLocationChanged()、onProviderDisabled()、onProviderEnabled()和onStatusChanged()，分别对应位置更新、定位提供者被禁用、被启用以及状态变化的情况。
// 实现LocationListener接口监听位置更新的示例
LocationListener locationListener = new LocationListener() {
@Override
public void onLocationChanged(Location location) {
// 当位置发生变化时调用，可以在这里更新UI或者处理位置信息
}
@Override
public void onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras) {
// 定位提供者状态发生变化时调用
}
@Override
public void onProviderEnabled(String provider) {
// 定位提供者被启用时调用
}
@Override
public void onProviderDisabled(String provider) {
// 定位提供者被禁用时调用
}
};
3.2.2 精确定位与耗电的权衡
GPS定位虽然能够提供高精度的位置信息，但其对设备电量的消耗也是显而易见的。开发人员需要在保证定位精度和节约电量之间找到平衡点。例如，可以采用策略如下：
定位频率：根据实际需要调整位置更新的频率，避免频繁的定位请求。 唤醒模式：结合应用逻辑，只在需要时开启定位服务。 精度设置：通过LocationRequest设置合适的定位精度。
// 设置位置请求的示例代码
LocationRequest locationRequest = LocationRequest.create();
// 设置定位间隔时间为1分钟
locationRequest.setInterval(60000);
// 设置最快的定位间隔为1分钟
locationRequest.setFastestInterval(60000);
// 设置优先级为高精度模式
locationRequest.setPriority(LocationRequest.PRIORITY_HIGH_ACCURACY);
3.3 实现基站位置监听
3.3.1 通过TelephonyManager获取基站信息
除了GPS定位，Android还支持通过TelephonyManager和NetworkLocationProvider获取基站定位信息。TelephonyManager提供了获取网络服务提供商信息的方法，通过这些信息，可以大致估算出用户的位置。
使用基站定位通常不需要特殊的权限，但在某些情况下可能需要READ_PHONE_STATE权限，因此开发人员需要注意权限的申请。
// 通过TelephonyManager获取网络信息的示例代码
TelephonyManager telephonyManager = (TelephonyManager) getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE);
if (ActivityCompat.checkSelfPermission(this, Manifest.permission.READ_PHONE_STATE) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
// 请求权限
} else {
// 获取网络信息
String networkOperator = telephonyManager.getNetworkOperator();
String networkOperatorName = telephonyManager.getNetworkOperatorName();
// 其他操作...
}
3.3.2 基站定位的精度和适用场景
基站定位的精度远低于GPS定位，但是它的优点是耗电较少，并且在室内环境下仍可使用。基站定位通常适用于那些不需要非常精确位置信息的应用场景，例如基于位置的推荐服务、兴趣点的附近搜索等。
由于基站定位精度的局限性，在使用它之前需要明确应用的目标用户和使用场景，避免因精度问题造成用户体验下降。
| 场景 | GPS定位适用性 | 基站定位适用性 | |------------|----------------|----------------| | 室外运动 | 非常适用 | 不太适用 | | 城市导航 | 适用 | 适用 | | 室内定位 | 不适用 | 适用 | | 低功耗应用 | 不太适用 | 适用 |
在进行基站定位时，建议将GPS定位和基站定位结合使用，以提高定位的准确性和可靠性。同时，也要注意用户隐私问题，确保收集的数据符合法律法规和用户期望。
4. 高级位置服务客户端的使用
4.1 使用FusedLocationProviderClient
4.1.1 FusedLocationProviderClient概述
FusedLocationProviderClient 是Google Play服务中提供的一个高级API，它能够智能地结合不同的位置信息源，例如GPS、Wi-Fi、移动网络和传感器，以提供更准确、更可靠的定位服务。与传统的 LocationManager 相比， FusedLocationProviderClient 不需要手动选择定位源，它会自动根据设备的可用性和条件优化定位结果，减少了应用对不同位置源的单独处理。
此客户端通过 GoogleApiClient 连接到Google Play服务，并通过调用 requestLocationUpdates 方法获取位置更新。它同样支持在后台运行，这对于需要持续追踪用户位置的应用来说，是一个非常实用的功能。
4.1.2 实现位置更新监听
要使用 FusedLocationProviderClient ，首先需要在 build.gradle 中添加Google Play服务依赖项：
dependencies {
implementation 'com.google.android.gms:play-services-location:17.1.0'
}
然后在代码中初始化 FusedLocationProviderClient ：
FusedLocationProviderClient mFusedLocationClient;
// 在onCreate中初始化
mFusedLocationClient = LocationServices.getFusedLocationProviderClient(this);
接着，您需要请求位置权限，并确保在合适的时机调用 getLastLocation 获取最新位置：
if (ActivityCompat.checkSelfPermission(this, Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED && ActivityCompat.checkSelfPermission(this, Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
// TODO: Consider calling ActivityCompat#requestPermissions
return;
}
mFusedLocationClient.getLastLocation().addOnSuccessListener(this, new OnSuccessListener
@Override
public void onSuccess(Location location) {
if (location != null) {
// 处理获取到的位置信息
}
}
});
4.2 融合多种定位源
4.2.1 优先选择GPS还是网络定位？
当使用 FusedLocationProviderClient 时，您不需要明确指定优先使用GPS还是网络定位。它会自动根据情况调整，例如，在室内或GPS信号弱的情况下，它可能会优先考虑网络定位。开发者可以通过指定位置请求参数 LocationRequest 来影响这一决策，比如设置更高的优先级给GPS：
LocationRequest locationRequest = LocationRequest.create();
locationRequest.setPriority(LocationRequest.PRIORITY_HIGH_ACCURACY);
LocationCallback locationCallback = new LocationCallback() {
@Override
public void onLocationResult(LocationResult locationResult) {
if (locationResult == null) {
return;
}
for (Location location : locationResult.getLocations()) {
// 处理每个位置更新
}
}
};
mFusedLocationClient.requestLocationUpdates(locationRequest, locationCallback, Looper.getMainLooper());
4.2.2 地理围栏技术的集成
地理围栏是另一种高级定位服务，它可以监控设备是否进入或离开特定的地理区域。使用 FusedLocationProviderClient 集成地理围栏技术非常简单，仅需创建一个 PendingIntent ，并在 LocationRequest 中指定地理围栏的参数：
private static final int GEOFENCE_RADIUS_IN_METERS = 100;
private static final int GEOFENCE_EXPIRATION_IN_HOURS = 1;
// 创建地理围栏的Intent
Intent intent = new Intent(this, GeofenceBroadcastReceiver.class);
PendingIntent pendingIntent = PendingIntent.getBroadcast(this, 0, intent, PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT);
// 创建地理围栏
Geofence geofence = new Geofence.Builder()
.setRequestId("uniqueGeofenceID")
.setCircularRegion(
latitude,
longitude,
GEOFENCE_RADIUS_IN_METERS
)
.setTransitionTypes(Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_ENTER | Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_EXIT)
.setExpirationDuration(Geofence.NEVER_EXPIRE)
.build();
// 添加地理围栏到请求
LocationRequest locationRequest = LocationRequest.create();
locationRequest.setInterval(60 * 1000);
locationRequest.setFastestInterval(5 * 1000);
locationRequest.setPriority(LocationRequest.PRIORITY_HIGH_ACCURACY);
LocationSettingsRequest.Builder builder = new LocationSettingsRequest.Builder()
.addLocationRequest(locationRequest)
.addGeofence(geofence);
// 设置请求
PendingIntent mGeofencePI = pendingIntent;
地理围栏技术对于需要根据位置触发某些行为的应用来说是一个强大工具，例如可以用于提醒用户他们靠近一个重要的位置。
通过以上对FusedLocationProviderClient的使用和地理围栏的介绍，开发者可以更好地利用高级位置服务来增强应用的定位功能。这些服务提供了一种高效且省电的方式来处理复杂的定位逻辑，使得应用能够根据用户的实时位置提供更加个性化和及时的服务。
5. 定位策略优化与用户体验考量
在移动设备上实施定位策略时，开发者面临的一个核心挑战是如何在提供高精度定位服务和延长电池寿命之间找到平衡点。同时，还要考虑到不同环境（如室内与室外）对定位精度的影响。此外，优化用户体验也是定位服务不可忽视的组成部分，涉及用户界面的反馈设计和定位过程中的异常处理策略。
5.1 考虑定位策略
5.1.1 高精度定位与电池寿命的平衡
高精度定位通常意味着更高的能耗，因此开发者需要权衡用户对定位精度的需求和设备电池寿命之间的关系。在设计定位策略时，可以采用以下方法：
动态调整定位精度 ：根据应用的实际需要动态调整定位精度。例如，当用户在户外使用导航功能时，可以启用高精度定位；而当用户在室内或使用其他低精度需求的功能时，降低定位精度以节省电量。
适时关闭定位服务 ：在应用不需要持续定位时，应适时关闭GPS或网络定位服务。例如，用户在使用地图查看周围环境后，不再移动，这时可以停止定位更新。
5.1.2 室内外环境下的定位策略差异
不同环境下，定位策略的选择对定位的精度和可靠性有显著影响。以下是根据不同环境定位策略的建议：
室内定位 ：室内环境可能会阻挡GPS信号，因此依赖于GPS定位可能不够可靠。在这种情况下，可以考虑使用Wi-Fi定位、蓝牙Beacons或基于网络的定位技术。
室外定位 ：在室外环境下，GPS是最佳选择，因为它提供了更高的精度。然而，仍需考虑可能的信号丢失和建筑物遮挡的问题，并适时切换到其他辅助定位技术。
5.2 优化用户体验
5.2.1 用户界面的反馈设计
定位服务在进行位置更新时，用户界面应该给予明确的反馈，以告知用户当前的状态。例如：
进度指示 ：在启动定位功能或进行位置更新时显示加载动画或进度条。
状态通知 ：利用状态栏或弹窗提示用户定位服务的状态，例如"正在定位"、"已定位"等。
错误提示 ：当定位失败时，及时向用户报告错误信息，并给出可能的解决方案，例如："未能获取位置，请开启GPS后重试"。
5.2.2 定位过程中的异常处理
在定位过程中，可能会遇到各种异常情况，如GPS信号弱、用户权限拒绝等。为了优化用户体验，应该妥善处理这些异常情况：
GPS信号弱处理 ：当检测到GPS信号弱时，可以提示用户移动到开阔地带或切换到网络定位，并给出相关的操作指引。
权限拒绝处理 ：当应用请求位置权限而用户拒绝时，应向用户解释权限的重要性，并提供重新申请权限的选项。
定位失败处理 ：如果在一段时间内无法获取位置信息，应通知用户定位失败，并提供可能的解决方案，如检查设备设置或重新启动应用。
通过以上的策略优化和用户体验考量，开发者可以为用户提供更加友好和实用的定位服务。接下来的章节将深入探讨如何将这些策略应用于实际的应用开发中。
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简介：本文深入介绍Android平台上的GPS和基站定位技术，并通过Android Studio开发实践，讲解如何实现这两种定位方式。文章首先讲解如何利用LocationManager和LocationListener获取GPS定位信息，包括添加权限和初始化监听器。然后，通过请求位置更新来实现定时定位。接着，文章转向基站定位，阐述如何通过计算信号强度和角度来估算设备位置，并探讨其室内可用性和精度限制。最后，介绍Google Play服务中的FusedLocationProviderClient，展示如何融合多种定位源以获得更优定位结果，并强调开发者在实际应用中需要考虑定位策略与用户体验。
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