一种基于A—GPS/RSSI混合定位的实现方案

摘 要：近年来，随着全国各地发生校园安全事件的频率越来越高，学生的安全的问题，尤其是儿童的安全问题，便成为当今社会讨论的重要话题。小学生儿童由于各方面都不成熟，所以当他们独自在外的时候就需要监护者能够随时掌握他们的位置信息。文章分析了A-GPS定位技术和RSSI定位技术的定位原理，并在此基础上提出了一种A-GPS和RSSI混合定位的方案。这种定位方式比传统的单一的定位技术具有几个明显的优势：快速定位、实时不间断定位、高精度定位。

关键词：混合定位；实时不间断定位；儿童安全

引言

安全问题是所有儿童问题中的首要问题，是儿童赖以生存的基础和保障。由于儿童年龄较小，各方面都不够成熟，对外界危险的应变认知能力较弱，随着社会的复杂度在不断提高，意外事件发生的频率逐渐增多，特别是近年来校园安全事件时有发生，作为监护者如果能够实时的了解儿童所处的地理位置，对其活动范围进行有效的监护，对防止儿童被拐被骗、靠近危险区域具有很大的帮助。传统的定位方案一般都是采用单一的GPS定位技术，虽然其定位效果已经很好了，但仍然存在一些问题，比如首次搜星时间长，在一些信号较差的地方定位精度受影响较大。文章从校园安全的角度出发，在分析了A-GPS和RSSI定位技术的基础上，提出了一种A-GPS/RSSI混合定位的实现方案，这种定位方式相比于传统的单一的定位方式（GPS、WIFI定位）有着更高的定位精度、更短的定位时间和全天候的定位。

1 A-GPS定位技术

1.1 A-GPS定位技术的原理

A-GPS（Assisted GPS）是一种结合网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，利用全球卫星定位系统GPS，又利用移动基站，解决了GPS覆盖的问题，可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000网络中使用。由于借用网络数据定位，这样的好处显而易见，利用A-GPS，接收器不必再下载和解码来自GPS卫星的导航数据，因此可以有更多的时间和处理能力来跟踪GPS信号，这样能降低首次定位时间，增加灵敏度以及具有最大的可用性。该技术需要在手机内增加GPS接收模块，并改造手机天线，同时要在移动网络上加建位置服务器等设备。通过移动通信运营基站它可以快速地定位，广泛用于含有GPS功能的手机上。GPS通过卫星发出的无线电信号来进行定位。其定位过程：目标终端将其所在地区位置基站的MAC地址通过无线网络发送给A-GPS位置服务器，位置服务器在收到目标终端发来的位置信息后，计算出终端的大概位置，同时也将与其相关的GPS 辅助信息经网络发送给目标终端。一旦目标终端内的A-GPS模块接收到服务器发送过来的辅助信息将会接收卫星发送的原始信号，终端在收到原始信号后又将马上发送给位置服务器。最终，服务器将收集到的终端位置信息和GPS辅助信息经由计算中心。

度位置提供给后台SP/SI，实现了定位服务的无缝连接。

1.2 A-GPS定位的优势

（1） A-GPS定位技术由于利用了移动通信网络来提供GPS辅助定位信息，这就使得移动终端不再需要接收GPS卫星的广播数据，这样就大大的缩短了定位的时间。

（2）当移动终端在一些人流密集的建筑区或者环境恶劣等情况下，由于GPS信号较弱，独立的GPS定位模式经常不能收到卫星信息而导致定位失败，而A-GPS定位由于采用了无线网络辅助信息，即使终端在一些恶劣的环境下仍然可以锁定卫星定位。

（3）当被定位终端在室内或地下等环境时，无法实现GPS定位，则AGPS服务器会自动通过Cell ID方式获得被定位用户的粗精度位置提供给后台SP/SI，实现了定位服务的无缝连接。

2 RSSI定位技术

RSSI定位原理：信号强度RSSI是一种基于无线网络的定位技术，通过接收到的信号强弱测定信号发出点与接收点的距离[10]，进而根据相应的数据进行定位计算。这就需要接收信号的强度值、已知信道的衰减模型和发出信号的场强值，并由此来计算信号出发送端和接收端的距离，最后由我们计算的距离值就可以得到移动终端段的位置。

信号在传播的过程中总会出现一定程度的衰减，衰减的程度和距离具有一定的关系，因此我们可以根据信号衰减的大小来计算信号发送端和接收端的距离。信号路径损耗模型为：

其中，d0为参考距离；d为收发两点之间的实际距离；k是路径损耗指数；RSSI（d0）是距离发送端d0处的信号强度；？姿的取值与阻挡物的损耗有关；RSSI（d）是距离发送端d处的信号强度。

3 A-GPS/RSSI混合定位实现方案

3.1 混合定位技术

虽然A-GPS技术的定位精度已经很高了、首次捕获GPS信号的时间短，但该技术仍然存在一些不足。A-GPS技术只适用于室外定位，一旦目标终端进入了室内区域，这种定位技术的定位精度将会大打折扣。然而，随着近年来WIFI技术的兴起，在一些人流密集的室内场所以及一些大的住宅校区都已经安装了WIFI热点，并且这些接入点的范围也正在逐渐扩大。考虑这两种定位技术的优点，将这A-GPS定位技术和基于WIFI环境下的RSSI定位技术结合起来，就可以很好的解决A-GPS定位技术遇到的问题，不但保证了定位的精度，而且真正的实现了实时不间断定位。

3.2 A-GPS/RSSI混合定位方案

由于A-GPS定位技术需要有移动网络的支持，当在移动网络良好的空旷区域，我们采用A-GPS定位技术，而在一些移动网络信号较差的室内区域，我们则基于WIFI的RSSI定位技术。基于A-GPS/RSSI的混合定位方案的流程描述如下：当终端启动定位功能后，开始搜索移动网络信号，当找到GPRS/3G等移动网络信号后，便尝试建立网络连接。如果连接成功则选择A-GPS定位，如果建立连接失败，那么紧接着进行下一次连接，如果连接n（可自己设置）次后还是不成功，就转入WIFI连接，选择RSSI定位。如果A-GPS信号突然出现连接中断或减弱的情况，转入WIFI连接，进入RSSI定位。

3.3 结论

采用A-GPS/RSSI混合定位方案，当目标终端在移动网络良好的室外区域，终端启动A-GPS定位，就可以实现高精度、准确的定位。当目标终端进入到移动网络较差的室内区域，如果使用A-GPS定位技术就会影响到定位的精度。由于现在大部分室内区域都已经铺设了WIFI，这时就可以连接到WIFI无线网络，采用RSSI定位。这样就保证了目标终端可以真正的实现不间断的定位。

4 结束语

A-GPS/RSSI混合定位技术结合了A-GPS定位技术和RSSI定位技术的优点，相对于传统的单一的GPS等定位技术有几个明显的优势。首先，采用A-GPS定位技术可以大大缩短首次搜星的时间，再结合相应的参考网络，就可以快速的寻找到目标，从而计算出其位置信息；其次，采用卫星和无线网络相结合的定位方法，可以使用户全天候的确定自己的位置，当移动无线网络信号或者卫星信号减弱或者较低时，转入连接WIFI信号，这样就真正的实现了实时的全天定位；最后，采用A-GPS定位技术定位，比传统的GPS等定位技术有着更高的定位精度。采用A-GPS/RSSI混合定位技术可以实现快速、准确、实时的定位，这就使得监护者在任何时刻都能了解到儿童的位置信息，从而更好的保障了儿童的人生安全。

参考文献

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[5]吴倩倩.基于A-GPS 的无线混合定位系统的开发与研究[D].北京：北京邮电大学，2011.

作者简介：钟芳杰（1991-），男，江西赣州人，硕士研究生，研究方向：信息与通信，光学通信。