基于物聯網和GPSONE的社區矯正無線定位方法研究

摘 要：隨著社區矯正信息化進程的不斷深化，無線定位技術在社區矯正實踐中的應用需求日益突顯。在無線定位技術中，常規的方法一般基于AoA和Range定位模型生成目標定位參數，易受指向接收器位置影響，導致定位軌跡偏差較大。本文嘗試探討一種基于物聯網和GPSONE的無線定位方法，通過物聯網構建社矯對象無線定位業務網絡，生成GPSONE社矯對象無線定位流程，從而實現社矯對象無線定位。實驗結果表明，該方法的定位效果較好，定位軌跡擬合度較高，可靠性高，有一定的應用價值，為依法電子定位提供了技術參考。

關鍵詞：物聯網；GPSONE；社區矯正；無線定位；移動終端；衛星

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）02-00-03

0 引 言

社區矯正是一種特殊的刑法執行方法，主要由相關矯正機構在指定范圍內糾正犯罪人員的心理、生理問題，使其成功回歸社會。因此，矯正人員定位工作的正常開展對我國司法體制改革具有重要意義[1]。然而，隨著矯正人員數量的增加和案例復雜度的提高[2]，傳統的人工管理已經無法滿足要求。因此，需要設計一種有效的矯正人員無線定位方法來實現實時定位監控[3-4]，降低矯正安全風險。

在現有研究中，針對人員定位特點及需求，設計了幾種無線定位方法，如基于三維可視化的方法[5]和基于WiFi的方法[6]。然而，大多數方法仍使用受影響較大的定位模型，導致定位軌跡偏差較大，不符合目前的要求。在矯正人員定位過程中，可以利用復雜的定位模型計算人員無線定位任務，獲取動態經緯度坐標，從而監控其位置。與基站定位不同，無線定位的運算更為復雜[7]，需要輔助技術如GPSONE，以獲取有效的定位信息。

因此，本文基于物聯網和GPSONE設計了一種全新的矯正人員無線定位方法。

1 矯正人員物聯網GPSONE無線定位方法設計

1.1 基于物聯網構建矯正人員無線定位業務網絡

物聯網可以通過無線網絡接入實現智能化感知，提高矯正人員的無線定位效果，因此，本文設計的矯正人員無線定位方法基于物聯網構建了矯正人員無線定位業務網絡[8]。GPSONE定位主要通過衛星與基站網絡并行定位，幾乎不存在盲區，且定位信號良好。因此，在物聯網支持環境下，融合GPSONE進行定位是定位業務網絡的核心，也是矯正人員無線定位的必然選擇。

定位業務的實現主要包括兩個過程：其一，在完成定位操作業務前，獲得用戶的經緯度信息；其二，利用定位所得信息進行定位業務反饋。因此，在定位過程中，需要根據實際情況調整空中接口的定位參數，選擇最優業務種類，滿足定位描述要求。本文構建的矯正人員無線定位業務網絡主要以IS881協議為基礎，該業務網絡的整體結構如圖1所示。

由圖1可知，該無線定位業務網絡主要以數據分組方式實現終端信息操作，完成用戶定位。在定位過程中，需要將物聯網分組數據作為基礎承載，利用IWF并行接入網絡[9]，實現終端信息交互，完成高精度無線定位。上述無線定位業務網絡結構主要包括MPC/PDE等網絡實體，其中，MPC主要執行用戶隱私安全管理任務，PDE實時計算用戶位置，獲取衛星數據，校準定位誤差[10]，使用MPC、MC作為主要接口，執行規范為3GPP2 C.S0022-0 Location Services。

在矯正人員無線定位過程中，需要預先確定待定位的實體PDE移動定位中心，由MPC提供相關定位基礎服務，再通過適當認證操作獲取用戶的實際定位接口。完成定位反饋后[11]，可通過MSC交換定位信息與定位數據，利用空中接口執行覆蓋連接，接收來自不同應用實體的定位請求。若在定位過程中存在交互運行風險，需要立即進行定位反饋處理，調整無線定位范圍，從而為后續矯正人員無線定位流程生成作參考。

1.2 生成GPSONE矯正人員無線定位流程

GPSONE屬于混合移動通信定位技術，可以同時從移動終端和衛星中獲取數據，將其傳輸至指定的定位服務器，得到有效的無線定位信息。因此，本文設計的矯正人員無線定位方法使用GPSONE技術生成有效的矯正人員無線定位流程，首先需要計算實際定位過程中可能產生的定位偏差C，如式（1）所示：

（1）

式中：Vi、Vj、Vk分別代表混合移動偏差；i、j、k代表衛星定位偏差；λi、ηj、ξk分別代表i、j、k下基站定位偏差系數。基于此，可以生成無線定位偏差處理函數G，如式（2）

所示：

（2）

式中：xi代表定位點的無線定位權重；c代表無線定位反饋權值。若定位點間存在互聯關系，則此時生成的矯正人員無線定位模型Pr如式（3）所示：

（3）

式中：G1代表定位采樣值。采樣值的變化會導致定位坐標發生相應改變，因此，設計的無線定位方法基于此生成的無線定位算法Δφ如式（4）所示：

（4）

式中：nw代表最接近的定位參數；Δw代表速度偏差均值；l代表采樣步長。根據上述計算的相關參量可以生成GPSONE矯正人員無線定位流程，如圖2所示。

由圖2可知，在定位過程中需要利用MO封裝能力設置標準的定位SDK，再將生成的定位SDK嵌入至CDMA芯片，激活定位客戶終端，此時移動定位終端可以立即調用SDK進行定位響應。通過Cust進行用戶初始化，生成PassWord等鑒權參數，再通過InitAuth函數完成參數傳遞，通過SDK定位接口有效發起定位操作。本文設計的矯正人員無線定位流程具有終端鑒權性，可以根據請求發送關系激活定位響應，執行定位流程，直至定位過程完畢，最大程度提高定位擬合性，降低矯正人員的無線定位偏差。

2 實 驗

2.1 實驗準備

根據矯正人員無線定位實驗要求，本文選取WiPasLoc平臺作為實驗平臺。該實驗平臺設置了多個發射器與接收器，使用Intel 300網卡作支持。在實驗過程中，主要使用多個全向天線形成均勻無線發射陣列，調整帶寬為20 MHz。在實驗過程中，使用Linux 802采集人員定位信號，并利用AMD R7-5800處理器生成實驗人員定位軌跡，此時采樣頻率為

1 000 Hz。通過該實驗平臺可以對不同定位方法生成的軌跡進行進一步分析，提取所需數據，進行異常軌跡警告。該實驗平臺主要包括信息展示、軌跡展示、身份驗證等，可以實時確定人員軌跡路徑，判斷定位軌跡與實際人員軌跡的偏離度。在實驗開始前，需要獲取有效的實驗數據，預先生成標準數據軌跡，以此標準數據軌跡作為實際軌跡，進行對比實驗。

根據實驗要求，本文選取了不同的實驗通信接口，見表1所列。

由表1可知，不同實驗通信接口的位置服務客戶端不同，但均滿足PN4747實驗規范要求。根據上述實驗準備，本文創設了標準的矯正人員無線定位場景，選取0.1 s時間窗口收集矯正人員無線定位樣本。本文規劃的待測區面積為

50 m×50 m，分別使用本文設計的基于物聯網和GPSONE的矯正人員無線定位方法，文獻[5]的基于三維可視化的矯正人員無線定位方法以及文獻[6]的基于WiFi的矯正人員無線定位方法。

2.2 實驗結果與討論

本文共定位了兩種運動軌跡，其中，直線軌跡定位結果如圖3所示。

由圖3可知，在相同無線定位環境與無線定位區間下，本文設計方法定位的軌跡與實際矯正人員的運行軌跡較吻合，文獻[5]方法以及文獻[6]方法定位的軌跡與矯正人員實際運行軌跡存在較大偏差。調整WipasLoc參數，生成圓形軌跡定位結果，如圖4所示。

由圖4可知，在有限的圓形軌跡定位空間內，本文設計方法定位的軌跡運動方向與矯正人員實際運動軌跡雖未完全一致，但整體擬合性較高，文獻[5]方法以及文獻[6]方法定位的軌跡偏差過大，且缺乏原始的軌跡運動特征。

上述實驗結果證明，在預設的標準實驗環境及相同WipasLoc參數下，本文設計方法的定位效果較好，符合矯正人員的實際運行軌跡偏向。

3 結 語

在人員定位過程中，需要通過移動通信網絡實時更新位置信息，再利用相關電子地圖平臺提供相關定位服務，但該過程相對復雜，需要一種有效的無線定位方法作支持。常規的矯正人員無線定位方法的定位偏差較大，不符合目前的定位要求。因此，本文基于物聯網和GPSONE設計了一種全新的矯正人員無線定位方法。實驗結果表明，設計的矯正人員無線定位方法的定位效果較好，具有一定的應用價值。

參考文獻

[1]田華，楊繼鵬.一種基于物聯網、GPS和百度地圖電子圍欄的電力檢修地線狀態實時檢測系統[J].中國科技信息，2022，34（20）：83-86.

[2]鄧新明，林曉真，毛鳳義，等.通權達變，與勢俱進：柯力傳感與環境協同演進的“達變”管理思想[J].管理學報，2022，19（10）：1419-1429.

[3]陳瑞鳳，張亞偉，李超，等.面向京張高速鐵路智能車站生產要素感知的異構物聯網關鍵技術研究[J].鐵道運輸與經濟，2022，44（9）：69-76.

[4]黃智煌，鄔娜，仇巍巍.基于3D GIS和物聯網的智慧礦山三維可視化系統設計與實現[J].自然資源信息化，2022，22（2）：50-56.

[5]柴再興.發電廠中的三維可視化與人員定位技術融合應用[J].集成電路應用，2023，40（8）：366-367.

[6]王冬子，郭政鑫，桂林卿，等.WiPasLoc：基于WiFi的被動式室內人員定位新方法[J].計算機科學，2022，49（11）：259-265.

[7]彭鵬，劉春志，戴建煒，等.基于物聯網技術的電廠人員安全管理監控系統設計研究[J].電子設計工程，2022，30（2）：87-90.

[8]鄭少華，許志浩，康兵，等.基于LoRa物聯網的輸電鐵塔雷擊點遠程實時監測系統研究[J].科技創新與應用，2021，11（35）：40-42.

[9]崔世界，曾鵬，邵帥.第十一講：基于物聯網技術的變電站接地網腐蝕檢測與定位系統研究[J].儀器儀表標準化與計量，2021，37（5）：8-10.

[10]黃載全，吳凱，盧廣文.基于物聯網智能標簽的高值醫療設備全局定位方法[J].中國醫學物理學雜志，2021，38（9）：1168-1171.

[11]蔣雨奇，韋佳宜，蒙煥蘭，等.基于4G/5G物聯網的電梯安全監控系統的設計與實現[J].電腦編程技巧與維護，2021，28（9）：88-89.