基于北斗伪距差分与WiFi的室内外融合定位方法
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2019 年 第 38 卷 第 5 期
传感器与微系统（ Transducer and Microsystem Technologies）
13
DOI： 10． 13873 / J． 1000—9787（ 斗伪距差分与 WiFi 的室内外融合定位方法*
关维国，焦 萌，孙福明，郝德华，邹林杰
号强度指示（ RSSI） 传播模型的 WiFi 测距方程，并融合北斗差分伪距方程，通过泰勒迭代算法实现精确定
位。实验结果表明： 融合定位精度在 95 % 的概率下优于 2． 6 m，定位性能优于北斗和 WiFi 单独定位，有效
解决了单一系统的定位 缺 陷 和 定 位 盲 区 问 题，实 现 了 室 内 外 无 缝 融 合 精 确 定 位，提 高 了 定 位 精 度 和 可
（ 辽宁工业大学 电子与信息工程学院，辽宁 锦州 121001）
摘 要： 针对北斗（ BD） 和 WiFi 单一系统定位精度不高和定位盲区问题，提出一种基于北斗差分与 WiFi
的室内外融合定位方法。根据北斗和 WiFi 异构网络建立多属性代价函数，优选参与定位信标及卫星组
合； 采用反距离加权内插的多基准站伪距差分法，修正北斗伪距方程减小空间伪距误差； 构建基于接收信
Abstract： Aiming at problem of low positioning precision and blind zone of localization of BeiDou（ BD） and WiFi single system，an indoor and outdoor fusion localization method based on BD difference and WiFi is proposed． According to heterogeneous network of BD and WiFi，multi-attribute cost function is established to choose optimum positioning constellation and beacon group． The pseudo-range difference method of multi datum stations based on inverse distance weighted interpolation is adopted to modify the BD pseudo-range equation and reduce space pseudo-range error． Constructed the WiFi ranging equation based on the received signal strength indication（ RSSI） propagation model and fused the BD differential pseudo range equation． The Taylor iterative algorithm is adopted to positioning． Simulation results show that the fusion positioning accuracy can reach 2． 6 m in 95 % probability，and the location performance is better than BD and WiFi alone． This method can solve the problem of low positioning accuracy and blind zone of a single system effectively，which achieves the indoor and outdoor seamless fusion precise positioning and improves the positioning accuracy and reliability． Keywords： BeiDou （ BD ） difference； pseudo-range correction； inverse distance weighting； WiFi； fusion localization
组合的定位方法实现了高精度定位，但算法复杂度较大； 文 献［5］提出差分 GPS（ difference GPS，DGPS） 与超宽带（ ultra wide band，UWB） 进行无缝定位可保证高精度定位，但超宽 带对时间同步要求较高，成本和复杂度也制约了定位应用； 文献［6］采用 GPS 与 WiFi 指纹室内外无缝定位提高了可 用性，但 WiFi 指纹定位存在离线数据库采集工作量大的问 题； 文献［7］采用 GPS 与 WiFi 实现定位融合，但 WiFi 采用 三角定位法精度不高，甚至造成无解而无法定位； 文献［8］
0引言 为保证定位服务的连续性，弥补单一系统定位精度不
高和定位盲区等问题，室内外无缝定位已成为亟待研究解 决的问题之一。目前，北斗（ BeiDou，BD） ［1］和 WiFi［2］模块 已广泛应用于手机终端，为二者融合定位提供了可能。文 献［3］提出射 频 信 号 辅 助 卫 星 定 位，并 对 定 位 精 度 和 可 行 性验证，但读写器测距范围及布设问题制约了定位应用； 文 献［4］提出全球定位系统 / 无线局域网 / GPS / WLAN / MARG
靠性。
关键词： 北斗差分； 伪距修正； 反距离加权； WiFi； 融合定位
中图分类号： TP 393
文献标识码： A
文章编号： 1000—9787（ 2019） 05—0013—04
Indoor and outdoor fusion localization method based on BeiDou pseudo-range difference and WiFi*
GUAN Weiguo，JIAO Meng，SUN Fuming，HAO Dehua，ZOU Linjie
（ College of Electronic and Information Engineering，Liaoning University of Technology，Jinzhou 121001，China）
传感器与微系统（ Transducer and Microsystem Technologies）
13
DOI： 10． 13873 / J． 1000—9787（ 斗伪距差分与 WiFi 的室内外融合定位方法*
关维国，焦 萌，孙福明，郝德华，邹林杰
号强度指示（ RSSI） 传播模型的 WiFi 测距方程，并融合北斗差分伪距方程，通过泰勒迭代算法实现精确定
位。实验结果表明： 融合定位精度在 95 % 的概率下优于 2． 6 m，定位性能优于北斗和 WiFi 单独定位，有效
解决了单一系统的定位 缺 陷 和 定 位 盲 区 问 题，实 现 了 室 内 外 无 缝 融 合 精 确 定 位，提 高 了 定 位 精 度 和 可
（ 辽宁工业大学 电子与信息工程学院，辽宁 锦州 121001）
摘 要： 针对北斗（ BD） 和 WiFi 单一系统定位精度不高和定位盲区问题，提出一种基于北斗差分与 WiFi
的室内外融合定位方法。根据北斗和 WiFi 异构网络建立多属性代价函数，优选参与定位信标及卫星组
合； 采用反距离加权内插的多基准站伪距差分法，修正北斗伪距方程减小空间伪距误差； 构建基于接收信
Abstract： Aiming at problem of low positioning precision and blind zone of localization of BeiDou（ BD） and WiFi single system，an indoor and outdoor fusion localization method based on BD difference and WiFi is proposed． According to heterogeneous network of BD and WiFi，multi-attribute cost function is established to choose optimum positioning constellation and beacon group． The pseudo-range difference method of multi datum stations based on inverse distance weighted interpolation is adopted to modify the BD pseudo-range equation and reduce space pseudo-range error． Constructed the WiFi ranging equation based on the received signal strength indication（ RSSI） propagation model and fused the BD differential pseudo range equation． The Taylor iterative algorithm is adopted to positioning． Simulation results show that the fusion positioning accuracy can reach 2． 6 m in 95 % probability，and the location performance is better than BD and WiFi alone． This method can solve the problem of low positioning accuracy and blind zone of a single system effectively，which achieves the indoor and outdoor seamless fusion precise positioning and improves the positioning accuracy and reliability． Keywords： BeiDou （ BD ） difference； pseudo-range correction； inverse distance weighting； WiFi； fusion localization
组合的定位方法实现了高精度定位，但算法复杂度较大； 文 献［5］提出差分 GPS（ difference GPS，DGPS） 与超宽带（ ultra wide band，UWB） 进行无缝定位可保证高精度定位，但超宽 带对时间同步要求较高，成本和复杂度也制约了定位应用； 文献［6］采用 GPS 与 WiFi 指纹室内外无缝定位提高了可 用性，但 WiFi 指纹定位存在离线数据库采集工作量大的问 题； 文献［7］采用 GPS 与 WiFi 实现定位融合，但 WiFi 采用 三角定位法精度不高，甚至造成无解而无法定位； 文献［8］
0引言 为保证定位服务的连续性，弥补单一系统定位精度不
高和定位盲区等问题，室内外无缝定位已成为亟待研究解 决的问题之一。目前，北斗（ BeiDou，BD） ［1］和 WiFi［2］模块 已广泛应用于手机终端，为二者融合定位提供了可能。文 献［3］提出射 频 信 号 辅 助 卫 星 定 位，并 对 定 位 精 度 和 可 行 性验证，但读写器测距范围及布设问题制约了定位应用； 文 献［4］提出全球定位系统 / 无线局域网 / GPS / WLAN / MARG
靠性。
关键词： 北斗差分； 伪距修正； 反距离加权； WiFi； 融合定位
中图分类号： TP 393
文献标识码： A
文章编号： 1000—9787（ 2019） 05—0013—04
Indoor and outdoor fusion localization method based on BeiDou pseudo-range difference and WiFi*
GUAN Weiguo，JIAO Meng，SUN Fuming，HAO Dehua，ZOU Linjie
（ College of Electronic and Information Engineering，Liaoning University of Technology，Jinzhou 121001，China）