一種基于A—GPS/RSSI混合定位的實現(xiàn)方案

摘 要：近年來，隨著全國各地發(fā)生校園安全事件的頻率越來越高，學(xué)生的安全的問題，尤其是兒童的安全問題，便成為當(dāng)今社會討論的重要話題。小學(xué)生兒童由于各方面都不成熟，所以當(dāng)他們獨自在外的時候就需要監(jiān)護者能夠隨時掌握他們的位置信息。文章分析了A-GPS定位技術(shù)和RSSI定位技術(shù)的定位原理，并在此基礎(chǔ)上提出了一種A-GPS和RSSI混合定位的方案。這種定位方式比傳統(tǒng)的單一的定位技術(shù)具有幾個明顯的優(yōu)勢：快速定位、實時不間斷定位、高精度定位。

關(guān)鍵詞：混合定位；實時不間斷定位；兒童安全

引言

安全問題是所有兒童問題中的首要問題，是兒童賴以生存的基礎(chǔ)和保障。由于兒童年齡較小，各方面都不夠成熟，對外界危險的應(yīng)變認知能力較弱，隨著社會的復(fù)雜度在不斷提高，意外事件發(fā)生的頻率逐漸增多，特別是近年來校園安全事件時有發(fā)生，作為監(jiān)護者如果能夠?qū)崟r的了解兒童所處的地理位置，對其活動范圍進行有效的監(jiān)護，對防止兒童被拐被騙、靠近危險區(qū)域具有很大的幫助。傳統(tǒng)的定位方案一般都是采用單一的GPS定位技術(shù)，雖然其定位效果已經(jīng)很好了，但仍然存在一些問題，比如首次搜星時間長，在一些信號較差的地方定位精度受影響較大。文章從校園安全的角度出發(fā)，在分析了A-GPS和RSSI定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種A-GPS/RSSI混合定位的實現(xiàn)方案，這種定位方式相比于傳統(tǒng)的單一的定位方式（GPS、WIFI定位）有著更高的定位精度、更短的定位時間和全天候的定位。

1 A-GPS定位技術(shù)

1.1 A-GPS定位技術(shù)的原理

A-GPS（Assisted GPS）是一種結(jié)合網(wǎng)絡(luò)基站信息和GPS信息對移動臺進行定位的技術(shù)，利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS，又利用移動基站，解決了GPS覆蓋的問題，可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)中使用。由于借用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)定位，這樣的好處顯而易見，利用A-GPS，接收器不必再下載和解碼來自GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，因此可以有更多的時間和處理能力來跟蹤GPS信號，這樣能降低首次定位時間，增加靈敏度以及具有最大的可用性。該技術(shù)需要在手機內(nèi)增加GPS接收模塊，并改造手機天線，同時要在移動網(wǎng)絡(luò)上加建位置服務(wù)器等設(shè)備。通過移動通信運營基站它可以快速地定位，廣泛用于含有GPS功能的手機上。GPS通過衛(wèi)星發(fā)出的無線電信號來進行定位。其定位過程：目標(biāo)終端將其所在地區(qū)位置基站的MAC地址通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給A-GPS位置服務(wù)器，位置服務(wù)器在收到目標(biāo)終端發(fā)來的位置信息后，計算出終端的大概位置，同時也將與其相關(guān)的GPS 輔助信息經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給目標(biāo)終端。一旦目標(biāo)終端內(nèi)的A-GPS模塊接收到服務(wù)器發(fā)送過來的輔助信息將會接收衛(wèi)星發(fā)送的原始信號，終端在收到原始信號后又將馬上發(fā)送給位置服務(wù)器。最終，服務(wù)器將收集到的終端位置信息和GPS輔助信息經(jīng)由計算中心。

度位置提供給后臺SP/SI，實現(xiàn)了定位服務(wù)的無縫連接。

1.2 A-GPS定位的優(yōu)勢

（1） A-GPS定位技術(shù)由于利用了移動通信網(wǎng)絡(luò)來提供GPS輔助定位信息，這就使得移動終端不再需要接收GPS衛(wèi)星的廣播數(shù)據(jù)，這樣就大大的縮短了定位的時間。

（2）當(dāng)移動終端在一些人流密集的建筑區(qū)或者環(huán)境惡劣等情況下，由于GPS信號較弱，獨立的GPS定位模式經(jīng)常不能收到衛(wèi)星信息而導(dǎo)致定位失敗，而A-GPS定位由于采用了無線網(wǎng)絡(luò)輔助信息，即使終端在一些惡劣的環(huán)境下仍然可以鎖定衛(wèi)星定位。

（3）當(dāng)被定位終端在室內(nèi)或地下等環(huán)境時，無法實現(xiàn)GPS定位，則AGPS服務(wù)器會自動通過Cell ID方式獲得被定位用戶的粗精度位置提供給后臺SP/SI，實現(xiàn)了定位服務(wù)的無縫連接。

2 RSSI定位技術(shù)

RSSI定位原理：信號強度RSSI是一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)，通過接收到的信號強弱測定信號發(fā)出點與接收點的距離[10]，進而根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行定位計算。這就需要接收信號的強度值、已知信道的衰減模型和發(fā)出信號的場強值，并由此來計算信號出發(fā)送端和接收端的距離，最后由我們計算的距離值就可以得到移動終端段的位置。

信號在傳播的過程中總會出現(xiàn)一定程度的衰減，衰減的程度和距離具有一定的關(guān)系，因此我們可以根據(jù)信號衰減的大小來計算信號發(fā)送端和接收端的距離。信號路徑損耗模型為：

其中，d0為參考距離；d為收發(fā)兩點之間的實際距離；k是路徑損耗指數(shù)；RSSI（d0）是距離發(fā)送端d0處的信號強度；？姿的取值與阻擋物的損耗有關(guān)；RSSI（d）是距離發(fā)送端d處的信號強度。

3 A-GPS/RSSI混合定位實現(xiàn)方案

3.1 混合定位技術(shù)

雖然A-GPS技術(shù)的定位精度已經(jīng)很高了、首次捕獲GPS信號的時間短，但該技術(shù)仍然存在一些不足。A-GPS技術(shù)只適用于室外定位，一旦目標(biāo)終端進入了室內(nèi)區(qū)域，這種定位技術(shù)的定位精度將會大打折扣。然而，隨著近年來WIFI技術(shù)的興起，在一些人流密集的室內(nèi)場所以及一些大的住宅校區(qū)都已經(jīng)安裝了WIFI熱點，并且這些接入點的范圍也正在逐漸擴大。考慮這兩種定位技術(shù)的優(yōu)點，將這A-GPS定位技術(shù)和基于WIFI環(huán)境下的RSSI定位技術(shù)結(jié)合起來，就可以很好的解決A-GPS定位技術(shù)遇到的問題，不但保證了定位的精度，而且真正的實現(xiàn)了實時不間斷定位。

3.2 A-GPS/RSSI混合定位方案

由于A-GPS定位技術(shù)需要有移動網(wǎng)絡(luò)的支持，當(dāng)在移動網(wǎng)絡(luò)良好的空曠區(qū)域，我們采用A-GPS定位技術(shù)，而在一些移動網(wǎng)絡(luò)信號較差的室內(nèi)區(qū)域，我們則基于WIFI的RSSI定位技術(shù)?；贏-GPS/RSSI的混合定位方案的流程描述如下：當(dāng)終端啟動定位功能后，開始搜索移動網(wǎng)絡(luò)信號，當(dāng)找到GPRS/3G等移動網(wǎng)絡(luò)信號后，便嘗試建立網(wǎng)絡(luò)連接。如果連接成功則選擇A-GPS定位，如果建立連接失敗，那么緊接著進行下一次連接，如果連接n（可自己設(shè)置）次后還是不成功，就轉(zhuǎn)入WIFI連接，選擇RSSI定位。如果A-GPS信號突然出現(xiàn)連接中斷或減弱的情況，轉(zhuǎn)入WIFI連接，進入RSSI定位。

3.3 結(jié)論

采用A-GPS/RSSI混合定位方案，當(dāng)目標(biāo)終端在移動網(wǎng)絡(luò)良好的室外區(qū)域，終端啟動A-GPS定位，就可以實現(xiàn)高精度、準確的定位。當(dāng)目標(biāo)終端進入到移動網(wǎng)絡(luò)較差的室內(nèi)區(qū)域，如果使用A-GPS定位技術(shù)就會影響到定位的精度。由于現(xiàn)在大部分室內(nèi)區(qū)域都已經(jīng)鋪設(shè)了WIFI，這時就可以連接到WIFI無線網(wǎng)絡(luò)，采用RSSI定位。這樣就保證了目標(biāo)終端可以真正的實現(xiàn)不間斷的定位。

4 結(jié)束語

A-GPS/RSSI混合定位技術(shù)結(jié)合了A-GPS定位技術(shù)和RSSI定位技術(shù)的優(yōu)點，相對于傳統(tǒng)的單一的GPS等定位技術(shù)有幾個明顯的優(yōu)勢。首先，采用A-GPS定位技術(shù)可以大大縮短首次搜星的時間，再結(jié)合相應(yīng)的參考網(wǎng)絡(luò)，就可以快速的尋找到目標(biāo)，從而計算出其位置信息；其次，采用衛(wèi)星和無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的定位方法，可以使用戶全天候的確定自己的位置，當(dāng)移動無線網(wǎng)絡(luò)信號或者衛(wèi)星信號減弱或者較低時，轉(zhuǎn)入連接WIFI信號，這樣就真正的實現(xiàn)了實時的全天定位；最后，采用A-GPS定位技術(shù)定位，比傳統(tǒng)的GPS等定位技術(shù)有著更高的定位精度。采用A-GPS/RSSI混合定位技術(shù)可以實現(xiàn)快速、準確、實時的定位，這就使得監(jiān)護者在任何時刻都能了解到兒童的位置信息，從而更好的保障了兒童的人生安全。

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作者簡介：鐘芳杰（1991-），男，江西贛州人，碩士研究生，研究方向：信息與通信，光學(xué)通信。