[发明专利]在云端服务器实现混合定位的系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及决定行动装置位置的系统与方法，更具体而言，涉及使用全球定位系统、蜂巢网络系统和WiFi网络系统的混合定位系统与方法。

背景技术

近年来，随着多样化类型的以位置为基础的服务(Location-based services,LBS)呈现高度性发展，无线定位技术受到相关领域的注意与重视。定位技术所需测量的讯号，可以是全球卫星定位(Global Positioning System,GPS)讯号、无线网络系统的参考讯号、或是其它系统的辅助定位讯号。因讯号测量的内容不同，而有不同的定位方式，目前相关领域中多样化的定位技术被广泛的提出。

在以卫星为基础(satellite-based)的定位系统中，GPS是最为大众所熟知并广泛应用于各种领域的定位系统。GPS是透过布设于太空中的24个卫星全天候向地面传送定位讯号，行动装置仅需配置适当的接收设备即可在全球任一地点任何时间接收定位讯号并进行三维空间位置解算。GPS主要是针对室外环境提供经纬度坐标定位服务，定位精确度高，其位置信息只有约十公尺的误差。然而，由于GPS卫星所发射的定位讯号会受建筑物的遮蔽，因此，在室内并无法使用这项技术。此外，在都市区的狭窄都市街道或天候条件差的情况下，GPS定位精确度会有相当程度的降低。

在以陆地无线电为基础(terrestrial radio-based)的定位系统中，代表性的定位系统是蜂巢网络(cellular network)与无线局域网络(wireless local area network)定位系统。蜂巢网络定位系统最基本的定位技术，是利用蜂巢细胞基地台(cell tower)，即基地台的细胞全局识别(Cell Global Identity,CGI)码，实现二维空间位置解算。优点为不需复杂解算量，在室内也能使用这项技术，其缺点为，定位精确度直接取决于细胞基地台涵盖的范围，从都市区到郊区，其位置信息约从几百公尺到几十公里的误差。蜂巢网络定位系统另一个简单实用的定位技术，是利用行动装置接收来自基地台的信号功率强度，即接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)，实现二维空间位置解算。定位方法是利用三个或以上所接收到的RSS值，以三角定位算法解算行动装置的位置，其缺点为，由于非直视效应(non-line of sight effect)和遮蔽衰落(shadow fading)的影响，RSS值的测量误差导致三角定位算法无法解算或解算出极大的定位误差值。另外，在郊区或丘陵环境，蜂巢细胞基地台的布设较少，听取三个或以上基地台的能力也是主要瓶颈。

无线局域网络定位系统实际上大都使用在室内环境提供位置信息。然而，随着无线存取点(Access Point,AP)快速普及以及行动手持装置如智能型手机内建WiFi功能的比例增加，该定位系统已由室内朝室外应用发展。换言之，该定位系统亦可在相当距离的室外环境提供位置信息。在无线局域网络定位系统中最广泛使用的定位技术，是利用行动装置接收来自无线AP的信号功率强度，即RSS，实现二维空间位置解算。不同于上述的蜂巢网络定位系统，其定位方法是利用数据库关联定位法。在脱机(off-line)阶段，首先针对定位环境训练点进行RSS值收集，再将RSS值与位置做关联建立一个信号纹数据库(signal fingerprint database)。在联机(on-line)阶段，要求定位的行动装置首先回报所测量的RSS值，再将该RSS值与脱机阶段所建立之数据库利用邻近点演算进行比对，找出最有可能的位置，即为该行动装置位置。优点为定位精确度高，其缺点为，在脱机阶段必须反复去进行RSS值收集以符合RSS值与位置的关联性。

在以陆地无线电为基础的定位系统中，除了上述的定位技术外，以测量时间讯号为基础的定位技术如到达时间(Time of Arrive,ToA)和到达时间差(Time Difference of Arrive,TDoA)亦为广泛使用的方法。虽然拥有较佳的定位精准度，其最主要的缺点，是需要复杂位置解算量、高的讯号测量复杂度、高的额外硬设备成本以及需要更改行动装置之硬件架构。此外，在郊区或丘陵环境，为能实现位置解算，听取三个或以上基地台的能力也是主要问题。

发明内容

为能满足行动装置在不同环境中无缝(seamless)撷取以位置为基础的服务，本发明提出一种应用于行动装置的混合定位系统和方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：