本文擬從基站和WiFi精度誤差和誤差概率入手對(duì)其展開(kāi)分析和研究，同時(shí)將兩者以及兩者混合定位的精度誤差和誤差概率進(jìn)行比較和分析，驗(yàn)證混合定位性能的優(yōu)越性。
1 基本概念
1.1 基站定位
基站定位是指移動(dòng)設(shè)備測(cè)量不同基站的下行導(dǎo)頻信號(hào)，得到不同基站下行導(dǎo)頻的TOA（Time of Arrival，到達(dá)時(shí)刻）或TDOA（Time Difference of Arrival，到達(dá)時(shí)間差）。根據(jù)該測(cè)量結(jié)果，結(jié)合基站的坐標(biāo)，一般采用三角公式估計(jì)算法計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置。通常，如果移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的基站數(shù)目越多，測(cè)量精度越高，定位性能改善越明顯。手機(jī)基站定位技術(shù)是一種不依賴(lài)于GPS的無(wú)線定位技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用手機(jī)基站定位技術(shù)進(jìn)行道路交通信息采集，是當(dāng)前交通信息工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，在國(guó)內(nèi)外屬于新興研究方向，均處于初步探索階段。
1.2 WiFi定位
WiFi定位是通過(guò)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN），可以實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境中的定位追蹤。它以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置信息為基礎(chǔ)和前提，采用指紋數(shù)據(jù)庫(kù)和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的方式，對(duì)已接入的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行位置定位，最高精確度為1～20 m。首先通過(guò)數(shù)據(jù)采集與制備，主動(dòng)采集和用戶靜默上傳獲取每個(gè)WiFi熱點(diǎn)的位置信息，然后確定移動(dòng)設(shè)備和熱點(diǎn)距離，通過(guò)算法推斷出移動(dòng)設(shè)備的位置，主要算法有三角定位算法、指紋定位算法以及最大似然算法等[5]。定位原理如圖1表示。
1.3 定位精度誤差
定位精度是空間實(shí)體位置信息（通常為坐標(biāo)）與其真實(shí)位置之間的接近程度，通常通過(guò)兩端點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算獲得[6]。定位精度一方面與采用的定位技術(shù)有關(guān)，另一方面取決于提供業(yè)務(wù)的外部環(huán)境，包括無(wú)線電傳播環(huán)境、基站的密度和地理位置以及定位所用設(shè)備等。定位精度誤差源于許多因素，在室內(nèi)主要是障礙物太多，如沙發(fā)、家具、人等，同時(shí)可能還伴有環(huán)境干擾，如燈、溫度、聲音等干擾。文本中精度誤差表示實(shí)際值與測(cè)量值之間誤差，如果精度高，則表示精度誤差小，如果精度低，則表示誤差大。
2 基站定位及WiFi定位測(cè)試及仿真分析
2.1 基站定位精度誤差測(cè)量及數(shù)據(jù)分析
基站定位精度誤差數(shù)據(jù)測(cè)定是將手機(jī)置于室內(nèi)中，在室內(nèi)情況下依然能收到基站發(fā)送的信號(hào)。數(shù)據(jù)都是重復(fù)測(cè)量得出精度誤差值，并統(tǒng)計(jì)其概率大小，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)和概率大小，在MATLAB軟件中描出精度數(shù)值與精度數(shù)值概率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并擬合出基站定位精度與概率的曲線，結(jié)果如圖2所示。
由圖2的擬合曲線可以看出，基站定位精度誤差與概率擬合曲線為瑞利分布曲線，基站的定位精度誤差較大，這是由于在不同位置接收到的基站信號(hào)強(qiáng)弱不同。
2.2 WiFi定位精度誤差測(cè)量及數(shù)據(jù)分析
實(shí)驗(yàn)在室內(nèi)完成，WiFi信號(hào)來(lái)自學(xué)校無(wú)線網(wǎng)，信號(hào)滿格。記錄一段時(shí)間內(nèi)精度誤差值，并計(jì)算數(shù)值概率，匯總數(shù)據(jù)如表2所示。
通過(guò)數(shù)據(jù)匯總表表2可以看出，WiFi定位精度誤差相比基站定位小很多。它的精度誤差大部分集中在43～45 m。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)和概率大小，在MATLAB軟件中描出精度數(shù)值與精度數(shù)值概率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并擬合出WiFi定位精度與概率的曲線，結(jié)果如圖3所示。
由圖3的擬合曲線可知，WiFi定位精度誤差與概率擬合曲線滿足高斯分布。
2.3 基站與WiFi結(jié)合定位精度誤差測(cè)量及數(shù)據(jù)分析
基站與WiFi一起開(kāi)啟來(lái)測(cè)精度誤差。同時(shí)開(kāi)啟兩者，手機(jī)選擇兩者任意一個(gè)技術(shù)來(lái)完成一次定位。選擇不同地方的WiFi環(huán)境下測(cè)量，根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)，匯總表如表3所示。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以看出，WiFi與基站結(jié)合定位來(lái)看，這兩種定位技術(shù)同時(shí)開(kāi)啟，精度誤差數(shù)值基本在41～63 m。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，利用MATLAB擬合這種情況下的誤差精度和概率的曲線，結(jié)果如圖4所示。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和擬合曲線可以看出，兩種結(jié)合定位滿足精度誤差位于一定的范圍內(nèi)。