熊炜林;赖华;杜庆治;孙纬民
【摘 要】随着移动通信技术的快速发展,无线定位技术逐渐受到人们的关注,其精度问题也成为了人们关注的对象.针对单一定位技术不可避免会出现较大的定位误差这一问题,提出了混合定位的精度误差分析研究.首先阐述定位精度误差的定义,其次分析定位、WiFi定位以及两者的混合定位的精度误差、方式和特点,最后针对其精度误差和误差概率的测试结果,得出混合定位的方法性能优于单一定位方法性能的结论. 【期刊名称】《通信技术》
【年(卷),期】2018(051)011
【总页数】4页(P2575-2578)
【关键词】定位;WiFi定位;定位精度;误差分析
【作 者】熊炜林;赖华;杜庆治;孙纬民
【作者单位】昆明理工大学,云南 昆明 650500;昆明理工大学,云南 昆明 650500;昆明理工大学,云南 昆明 650500;昆明理工大学,云南 昆明 650500
【正文语种】中 文
【中图分类】TP391
0 引 言
随着人类社会的进步，人们越来越关注自身的精确位置信息，对精准性和速度的要求越来越高，对定位的需求也十分迫切。定位与位置服务“最后一公里”问题日益突出，人们希望在高楼林立的城市和大型室内环境内有误差极小的精确定位。此时，混合定位凸显了其作用与价值。
王健林亚洲首富定位和WiFi定位都是基于位置服务，而基于位置服务是利用定位技术获取移动终端的位置信息，并通过通信网络移动终端提供与位置相关的信息服务[1]。基于位置服务也称为空间定位服务、移动位置服务等，指的是在移动计算环境、异构环境下，利用GIS技术、空间定位技术和网络通信技术，为移动（物理移动和逻辑移）对象提供基于空间地理位置
的信息服务[2]。定位技术发展非常迅速，从早期的单一定位到如今混合定位，从早期的只有GPS定位到如今的蓝牙定位、惯性导航、超宽带定位、WiFi定位、射频定位等，定位技术越来越多样化，精度也越来越高。这些基于位置服务的情景通俗来说就是“我在哪里”“我是什么身份”“我附近有什么资源”[3]。
针对以上情况，本文拟从和WiFi精度误差和误差概率入手对其展开分析和研究，同时将两者以及两者混合定位的精度误差和误差概率进行比较和分析，验证混合定位性能的优越性。
1 基本概念
郑愁予
1.1 定位
定位是指移动设备测量不同的下行导频信号，得到不同下行导频的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，结合的坐标，一般采用三角公式估计算法计算移动设备的位置。通常，如果移动台测量的数目越多，测量精度越高，定位性能改善越明显。手机定位技
术是一种不依赖于GPS的无线定位技术，具有广阔的应用前景。应用手机定位技术进行道路交通信息采集，是当前交通信息工程领域研究的热点问题之一，在国内外属于新兴研究方向，均处于初步探索阶段[4]。
1.2 WiFi定位
WiFi定位是通过无线接入网络节点组成的无线局域网络（WLAN），可以实现在复杂环境中的定位追踪。它以网络节点的位置信息为基础和前提，采用指纹数据库和信号传播模型相结合的方式，对已接入的移动设备进行位置定位，最高精确度为1～20 m。首先通过数据采集与制备，主动采集和用户静默上传获取每个WiFi热点的位置信息，然后确定移动设备和热点距离，通过算法推断出移动设备的位置，主要算法有三角定位算法、指纹定位算法以及最大似然算法等[5]。定位原理如图1表示。
图1 WiFi定位原理
1.3 定位精度误差
定位精度是空间实体位置信息（通常为坐标）与其真实位置之间的接近程度，通常通过两
端点的坐标计算获得[6]。定位精度一方面与采用的定位技术有关，另一方面取决于提供业务的外部环境，包括无线电传播环境、的密度和地理位置以及定位所用设备等。定位精度误差源于许多因素，在室内主要是障碍物太多，如沙发、家具、人等，同时可能还伴有环境干扰，如灯、温度、声音等干扰。文本中精度误差表示实际值与测量值之间误差，如果精度高，则表示精度误差小，如果精度低，则表示误差大。
2 定位及WiFi定位测试及仿真分析
颜真卿书法讲座>dkyy2.1 定位精度误差测量及数据分析
定位精度误差数据测定是将手机置于室内中，在室内情况下依然能收到发送的信号。数据都是重复测量得出精度误差值，并统计其概率大小，统计结果如表1所示。
根据实验测量的数据和概率大小，在MATLAB软件中描出精度数值与精度数值概率的对应关系，并拟合出定位精度与概率的曲线，结果如图2所示。
表1 定位精度误差测量数值汇总精度误差数值/m 精度误差概率/（%）15 2.47 24 2.47 25 2.47 26 3.70 28 3.70 29 9.88 35 12.35 40 11.11 43 8.64 45 7.41 46 3.70 47 2.47 48 1.
23 49 2.47 51 3.70 55 2.47 56 1.23 58 1.23 63 3.70 72 2.47 88 1.23 89 2.47 104 1.23 122 1.23 146 1.23 150 2.47 280 1.23
图2 定位精度误差与概率拟合曲线
由图2的拟合曲线可以看出，定位精度误差与概率拟合曲线为瑞利分布曲线，拟合表达式为：
经计算可知，σ=50，a=1 300，c=1.23，PMN表示定位精度误差概率，x表示精度误差数值，单位为米（m）。可以看到，的定位精度误差较大，这是由于在不同位置接收到的信号强弱不同。
2.2 WiFi定位精度误差测量及数据分析
实验在室内完成，WiFi信号来自学校无线网，信号满格。记录一段时间内精度误差值，并计算数值概率，汇总数据如表2所示。
表2 WiFi定位精度误差数据汇总表精度误差数值/m 精度误差概率/（%）24 2.22 36 2.22 41 2.22 43 33.33 45 35.56 47 2.22 48 6.67 51 8.89 56 6.67
通过数据汇总表表2可以看出，WiFi定位精度误差相比定位小很多。它的精度误差大部分集中在43～45 m。根据实验测量的数据和概率大小，在MATLAB软件中描出精度数值与精度数值概率的对应关系，并拟合出WiFi定位精度与概率的曲线，结果如图3所示。
从武侠到玄幻
图3 WiFi定位精度误差与概率拟合曲线
航空动力学报由图3的拟合曲线可知，WiFi定位精度误差与概率拟合曲线满足高斯分布，故拟合表达式为：
经计算可知，σ=60，a=4 700，c=2.22，PWiFi表示WiFi定位精度误差概率，x表示精度误差值，单位为米（m）。
2.3 与WiFi结合定位精度误差测量及数据分析
与WiFi一起开启来测精度误差。同时开启两者，手机选择两者任意一个技术来完成一次定位。选择不同地方的WiFi环境下测量，根据多次实验，汇总表如表3所示。
表3 WiFi与结合定位精度误差数据汇总精度误差数值/m 精度误差概率/（%）24 6.67 36 8.89 41 13.33 50 28.89 63 26.67 64 8.89 105 6.67
根据实验可以看出，WiFi与结合定位来看，这两种定位技术同时开启，精度误差数值基本在41～63 m。根据实验，利用MATLAB拟合这种情况下的误差精度和概率的曲线，结果如图4所示。
图4 WiFi和结合定位数值与概率曲线
根据实验数据和拟合曲线可以看出，两种结合定位满足精度误差位于一定的范围内。根据瑞利分布特性，该情况的表达式为：
式中，PWIFI+MN表示WiFi和定位精度误差概率。经计算可知，σ=70，a=4 720，x表示精度误差值，单位米（m）。
3 结 语
通过定位、WiFi定位以及二者结合的精度误差测量，结合仿真数值与拟合曲线，可以得出：采用混合定位的方式使得定位精度误差范围变小，精度误差概率范围缩小。可见，混合定位的性能优于单一定位技术的性能。
【相关文献】
[1] Virrantaus K,Markkula J,Garmash A,et al.Developing GIS-Supported Location Based Services[J].In Proc.of WGIS’2001-First International Workshop on Web Geographical Information Systems,2001:423-432.
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