一種基于A—GPS/RSSI混合定位的實現方案

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

關鍵詞：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，對外界危險的應變認知能力較弱，隨著社會的復雜度在不斷提高，意外事件發生的頻率逐漸增多，特別是近年來校園安全事件時有發生，作為監護者如果能夠實時的了解兒童所處的地理位置，對其活動范圍進行有效的監護，對防止兒童被拐被騙、靠近危險區域具有很大的幫助。傳統的定位方案一般都是采用單一的GPS定位技術，雖然其定位效果已經很好了，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，在分析了A-GPS和RSSI定位技術的基礎上，提出了一種A-GPS/RSSI混合定位的實現方案，這種定位方式相比于傳統的單一的定位方式（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

1.1 A-GPS定位技術的原理

A-GPS（Assisted GPS）是一種結合網絡基站信息和GPS信息對移動臺進行定位的技術，利用全球衛星定位系統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網絡中使用。由于借用網絡數據定位，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衛星的導航數據，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。該技術需要在手機內增加GPS接收模塊，并改造手機天線，同時要在移動網絡上加建位置服務器等設備。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通過衛星發出的無線電信號來進行定位。其定位過程：目標終端將其所在地區位置基站的MAC地址通過無線網絡發送給A-GPS位置服務器，位置服務器在收到目標終端發來的位置信息后，計算出終端的大概位置，同時也將與其相關的GPS 輔助信息經網絡發送給目標終端。一旦目標終端內的A-GPS模塊接收到服務器發送過來的輔助信息將會接收衛星發送的原始信號，終端在收到原始信號后又將馬上發送給位置服務器。最終，服務器將收集到的終端位置信息和GPS輔助信息經由計算中心。

度位置提供給后臺SP/SI，實現了定位服務的無縫連接。

1.2 A-GPS定位的優勢

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

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

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

2 RSSI定位技術

RSSI定位原理：信號強度RSSI是一種基于無線網絡的定位技術，通過接收到的信號強弱測定信號發出點與接收點的距離[10]，進而根據相應的數據進行定位計算。這就需要接收信號的強度值、已知信道的衰減模型和發出信號的場強值，并由此來計算信號出發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一定程度的衰減，衰減的程度和距離具有一定的關系，因此我們可以根據信號衰減的大小來計算信號發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為收發兩點之間的實際距離；k是路徑損耗指數；RSSI（d0）是距離發送端d0處的信號強度；？姿的取值與阻擋物的損耗有關；RSSI（d）是距離發送端d處的信號強度。

3 A-GPS/RSSI混合定位實現方案

3.1 混合定位技術

雖然A-GPS技術的定位精度已經很高了、首次捕獲GPS信號的時間短，但該技術仍然存在一些不足。A-GPS技術只適用于室外定位，一旦目標終端進入了室內區域，這種定位技術的定位精度將會大打折扣。然而，隨著近年來WIFI技術的興起，在一些人流密集的室內場所以及一些大的住宅校區都已經安裝了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的優點，將這A-GPS定位技術和基于WIFI環境下的RSSI定位技術結合起來，就可以很好的解決A-GPS定位技術遇到的問題，不但保證了定位的精度，而且真正的實現了實時不間斷定位。

3.2 A-GPS/RSSI混合定位方案

由于A-GPS定位技術需要有移動網絡的支持，當在移動網絡良好的空曠區域，我們采用A-GPS定位技術，而在一些移動網絡信號較差的室內區域，我們則基于WIFI的RSSI定位技術。基于A-GPS/RSSI的混合定位方案的流程描述如下：當終端啟動定位功能后，開始搜索移動網絡信號，當找到GPRS/3G等移動網絡信號后，便嘗試建立網絡連接。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（可自己設置）次后還是不成功，就轉入WIFI連接，選擇RSSI定位。如果A-GPS信號突然出現連接中斷或減弱的情況，轉入WIFI連接，進入RSSI定位。

3.3 結論

采用A-GPS/RSSI混合定位方案，當目標終端在移動網絡良好的室外區域，終端啟動A-GPS定位，就可以實現高精度、準確的定位。當目標終端進入到移動網絡較差的室內區域，如果使用A-GPS定位技術就會影響到定位的精度。由于現在大部分室內區域都已經鋪設了WIFI，這時就可以連接到WIFI無線網絡，采用RSSI定位。這樣就保證了目標終端可以真正的實現不間斷的定位。

4 結束語

A-GPS/RSSI混合定位技術結合了A-GPS定位技術和RSSI定位技術的優點，相對于傳統的單一的GPS等定位技術有幾個明顯的優勢。首先，采用A-GPS定位技術可以大大縮短首次搜星的時間，再結合相應的參考網絡，就可以快速的尋找到目標，從而計算出其位置信息；其次，采用衛星和無線網絡相結合的定位方法，可以使用戶全天候的確定自己的位置，當移動無線網絡信號或者衛星信號減弱或者較低時，轉入連接WIFI信號，這樣就真正的實現了實時的全天定位；最后，采用A-GPS定位技術定位，比傳統的GPS等定位技術有著更高的定位精度。采用A-GPS/RSSI混合定位技術可以實現快速、準確、實時的定位，這就使得監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。

參考文獻

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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，光學通信。