使用Xcode + Python进行IOS运动轨迹模拟

前言

在某些app中，需要根据用户的实时位置来完成某些事件

例如跑步打卡软件（步道乐跑）、考勤打卡软件（叮叮）、某些基于实时位置的游戏（Pokemon Go、一起来捉妖）

一般解决办法是通过使用安卓模拟器，通过改变模拟器的位置属性来实现模拟位置

但是某些软件会通过比对常用设备的uuid，设备序列号等

一旦出现不匹配或者无法识别就可能会被列为怀疑对象，且安卓模拟器较难实现连续的拟人化的路径

因此，为了减少被判定作弊的可能，只能通过在常用设备上连续的改变实时位置来模拟跑步行为

硬件环境：

　　　　MacBook Pro (15-inch, 2017)

　　　　iPhone 8 Plus

软件环境：

　　　　macOS Mojave 10.14.5

　　　　iOS 12.4

　　　　Xcode 10.2.1

　　　　Python 3.7.0

　　　　sublime text 3.1.1

具体步骤

1.使用Xcode创建一个IOS项目

打开Xcode -> Preferences 添加Apple ID

 　　　　　　　　 

在Xcode上创建新项目

打开Xcode -> create a new Xcode project

选择ios菜单 -> Single View App

填写项目名 推荐非中文

在事先准备好的文件夹内存放 文件夹推荐非中文

　　　　　　　　

　　　　　　　

此时将iPhone连接mac 左上角显示连接设备

出现如下结果即为成功：

2.使用Xcode创建一个含有gpx的文件

GPX（GPS eXchange Format，GPS交换格式）是一个XML格式，为应用软件设计的通用GPS数据格式，专门用来存储地理信息

一个GPX文件内包含一些经纬度点组成的轨迹，包含了时间、名字等信息

回到Xcode 打开Xcode -> File -> New -> File...

在IOS菜单下选择GPX File

选择一个位置并命名GPX文件 例：fake_loc.gpx

　　　　　　　　　　　　

自动生成如下gpx文件即为成功

分析该gpx文件，格式类似标签语言风格

在<wpt>标签内包含经纬度（lat、lon）、该点名称以及时间

第一段注释内容大意为：

　　“提供一个或多个包含纬度/经度对的点

　　如果提供一个点，Xcode将模拟那个特定的点

　　如果提供多个点，Xcode将依次模拟每一个点”

第二段注释内容大意为：

　　“可以选择为每一个坐标点添加一个时间标签可，Xcode可以根据时间标签的顺序依次移动到每一个坐标点，并根据时间点来插入速度X

　　如果不提供一个时间标签，那么Xcode将使用一个固定的速度

　　航路点必须按时间升序排序”

因此，可以通过输入一系列点来模拟位置，让Xcode来依次定为每一个点来模拟人的跑动行为

3.使用Python来自动生成一系列轨迹点

mac下python与sublime text3的环境配置在第一篇随笔中有记录

分析gpx文件结构可以得到目标gpx文件结构应该为：

<?xml version="1.0"?>
<gpx version="1.1" creator="Xcode">
    <wpt lat="坐标点经度1" lon="坐标点纬度1">
    </wpt>
 
    <wpt lat="坐标点经度2" lon="坐标点纬度2">
    </wpt>
 
    <wpt lat="坐标点经度3" lon="坐标点纬度3">
    </wpt>
 
    #......
    #以此类推
</gpx>

在地图经纬度查询网站可以得到指定地点的经纬度信息：http://www.gpsspg.com/maps.htm

我们选择西安市某211高校作为实验地点：

该网站提供多个公司的定位标准下的经纬度信息

由于每一家公司的定位标准不同，经纬度就会存在偏差，这时候就要看用来模拟的APP使用哪家的地图了

我们以某跑步打卡APP 步道乐跑 作为实验对象

在该高校实现水平移动与竖直移动

经过验证该APP使用的是 谷歌地球标准

通过该网站首先得到一段直线的首尾经纬度点：

　　　　　　

开始点：

lat：34.3752989239

lon：108.9080291565

中间点：

lat：34.3740193255

lon：108.9085977848

结束点：

lat：34.3733728774

lon：108.9064091023

在该网站可以通过经纬度获得距离信息：http://www.hhlink.com/经纬度/

计算得到距离约为78米

后续可根据需求，通过测距来得到相应距离 从而计算得到水平与竖直移动速度

可以得出结论：

在该高校相对从北到南 经度减少，纬度增加

在该高校相对从东到西 经度减小，纬度减小

在符合跑步打卡APP步道乐跑的配速要求：3～9 min/km

例如从北到南生成100个点

经度依次减少 纬度依次增加，并使得这100个点散布在路径上

每个点之间减少或者增加的距离可以通过乘以指定范围内的随机数，使得点之间呈现左右略为摇摆的路径

在点数量较多的情况下近似为人的跑动轨迹

根据该高校的位置情况编写相应的python程序：

import random
 
#初始点信息
a1 = 34.3752989239;
b1 = 108.9080291565;
#中间点信息
a2 = 34.3740193255;
b2 = 108.9085977848;
 
for i in range( 1,1000 ):
    while( a1 >= a2 ):        # 循环条件 经度未到达中间点时执行
        xa = round( random.uniform(0.2, 7) )    # 随机数，用于模拟人跑动
        xb = round( random.uniform(12, 15) )
        # 竖直移动
        a1 = round( a1 - 0.0000072 * xa , 10 )
        b1 = round( b1 + 0.0000008 * xb , 10 )
        # 输出信息
        print( '<wpt lat="' + str( a1 ) + '"' + ' ' + 'lon="' + str( b1 ) + '">' )
        print( '</wpt>' )
 
for i in range( 1,1000 ):
    xa = round( random.uniform(2, 8) )
    xb = round( random.uniform(1, 3) )
    # 水平移动
    a2 = round( a2 - 0.000003 * xa, 10 )
    b2 = round( b2 - 0.000025 * xb, 10 )
    print( '<wpt lat="' + str( a2 ) + '"' + ' ' + 'lon="' + str( b2 ) + '">' )
    print( '</wpt>' )

得到输出（节选）：

将该输出复制并粘贴在gpx文件里

并 command + s 保存

可以在xcode项目目录内找到并打开该文件：

4.开始位置模拟

确保手机连接上电脑，并解锁保持屏幕常亮

点击Xcode右上角开始图标：

第一次会提示iPhone未信任开发者

在设置 -> 通用 -> 设备管理 点击该开发者并选择信任

再次在Xcode上点击右上角图标

一分钟左右手机上会多出一个灰色的app图标

点击后按home键退出，进入步道乐跑

在Xcode下方多出一栏功能，点击位置图标并选择你的fake_loc

此时APP就已经按照gpx文件内的路径开始移动了

5.总结

在模拟时没有考虑速度的因素，按照默认的Xcode对gpx的点的更新速度来实现的

在控制整体的移动速度时完全是按照点的密集程度，即点的位置变化程度来实现的

后期可以根据时间标签<time>来改进获得更精确的速度

根据步道乐跑后台数据，检测作弊主要依靠平均配速、每公里的步数、设备uuid、设备序列号来检测的

文章的方法可以解决平均配速、uudi、序列号等问题（因为就是使用真机来实现的）

但是对于步数只能依靠在模拟时通过摇晃手机来实现