基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(1.太原師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)系，太原 030000；2.太原師范學(xué)院 歷史地理與環(huán)境變遷研究所，太原 030000)

基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鄧斌1，孟萬(wàn)忠2

(1.太原師范學(xué)院計(jì)算機(jī)系，太原030000；2.太原師范學(xué)院歷史地理與環(huán)境變遷研究所，太原030000)

高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)降低了高原地理對(duì)定位精度的不利影響，提高了定位的準(zhǔn)確度，對(duì)推動(dòng)GIS普及應(yīng)用起積極作用，但目前大多數(shù)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)都是通過(guò)ZigBee無(wú)線電定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)無(wú)線分組服務(wù)對(duì)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并以TOA定位方法為基礎(chǔ)，對(duì)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的芯片等硬件進(jìn)行選型，在此基礎(chǔ)上，對(duì)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中連接電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而完成高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì);但這種方法設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)定位精度較低，無(wú)法準(zhǔn)確的反應(yīng)高原地理信息，且存在定位過(guò)程復(fù)雜問(wèn)題;為此，提出一種基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，首先對(duì)基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)總體進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)所用核心芯片進(jìn)行選型，在此基礎(chǔ)上，對(duì)基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)晶振和復(fù)位電路、供電電路、通信電路、Debug接口電路、按鍵控制電路、射頻收發(fā)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并利用RSSI算法對(duì)基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的定位結(jié)果進(jìn)行校正，從而完成基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)證明，所提方法設(shè)計(jì)的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)定位精度高，能夠準(zhǔn)確反應(yīng)高原地理信息，且定位過(guò)程簡(jiǎn)單，容易操作，具有實(shí)踐意義。

GIS；高原地理信息；網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，CIS技術(shù)快速發(fā)展，是目前應(yīng)用范圍較廣的定位方法之一[1-2]，隨著定位技術(shù)受到人們重視程度的加深，被廣泛應(yīng)用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域[3]。通過(guò)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確度反映出高原地理信息，對(duì)軍事、航空等領(lǐng)域存在積極作用[4]。目前廣泛使用的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)都是通過(guò)RSSI進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行選擇的基礎(chǔ)上，利用電路進(jìn)行連接，在軟件設(shè)計(jì)階段，采用三邊法和極大釋然估計(jì)法進(jìn)行定位，確定高原地理信息，利用定位系統(tǒng)的通信模塊和微控制器對(duì)定位誤差進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[5]。該方法成為當(dāng)前高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)廣泛使用的設(shè)計(jì)方法，引起了相關(guān)專家學(xué)者的廣泛關(guān)注[6]，該課題也成為業(yè)內(nèi)人士研究的重點(diǎn)課題，隨著研究的深入，產(chǎn)生了大量的研究成果[7]。

文獻(xiàn)[8]提出了一種高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，首先對(duì)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)總體進(jìn)行設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為定位節(jié)點(diǎn)模塊、上位機(jī)模塊、以及ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊3個(gè)模塊，通過(guò)坐標(biāo)位置已知的錨節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)定位節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，利用LPC2148進(jìn)行控制，利用RSSI原理進(jìn)行測(cè)距，利用三邊測(cè)量法精確定位，從而實(shí)現(xiàn)基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但這種方法存在電路邏輯復(fù)雜問(wèn)題，難以被廣泛使用。文獻(xiàn)[9]以改進(jìn)加權(quán)質(zhì)心算法為依據(jù)，提出了一種高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，首先對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)普通質(zhì)心算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和存在問(wèn)題的分析，提出通過(guò)改進(jìn)質(zhì)心算法定位高原地理信息，從而完成高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但這種方法存在應(yīng)為過(guò)程復(fù)雜，不利于操作的問(wèn)題。文獻(xiàn)[10]提出了一種利用差分定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，首先對(duì)差分定位技術(shù)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出通過(guò)GPS板卡和4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)模塊，對(duì)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，通過(guò)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中符合精度測(cè)試和動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試，對(duì)高原地理信息定位的誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但這種方法存在定位過(guò)程復(fù)雜，難以推廣使用。

針對(duì)上述產(chǎn)生的問(wèn)題，提出了一種基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，在對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，并通過(guò)RSSI算法，提高系統(tǒng)定位的精度。實(shí)驗(yàn)證明，本文所提方法能夠有效對(duì)高原地理信息進(jìn)行定位，定位的精度較高，為該領(lǐng)域的研究發(fā)展創(chuàng)造條件。

1 網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)主要由定位監(jiān)控中心和無(wú)線定位網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的可視化系統(tǒng)，定位監(jiān)控中心里的核心部分是PC機(jī)，該P(yáng)C機(jī)中包含實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，利用RS232串口線連接ZigBee無(wú)線定位網(wǎng)絡(luò)，基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

上圖中，本文擬利用參考節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和RSSI參數(shù)對(duì)高原地理進(jìn)行定位，將得到的高原地理信息進(jìn)行分析處理，提高定位的準(zhǔn)確度，并將處理后的高原地理信息傳輸?shù)蕉ㄎ槐O(jiān)控中心，從而完成基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)定位過(guò)程。

1.2 網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)芯片選型

為實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)的基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)核心控制芯片進(jìn)行選型。

在進(jìn)行定位過(guò)程中，本文選用芯片巨人TI公司的無(wú)線單片機(jī)CC2430芯片，其包含了RF收發(fā)機(jī)CC2420和8051MCU的強(qiáng)大功能，具有集成度高的特點(diǎn)，在使用過(guò)程中，外圍電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，使用的輔助器件也較少。在CC2430芯片中，主要集成了DMA、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門狗定時(shí)器等外設(shè)資源，能夠適應(yīng)2.4 GHzIEEE802.15.4的射頻收發(fā)器，并且CC2430芯片還具有能耗低、靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)Ω咴乩硇畔⑦M(jìn)行準(zhǔn)確定位，是目前廣泛使用的定位系統(tǒng)核心芯片。

采用CC2430芯片的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)進(jìn)行定位，其過(guò)程主要有三步：首先對(duì)參考節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行初始化處理，然后將輸入的參數(shù)進(jìn)行初始化，最后對(duì)高原地理信息進(jìn)行計(jì)算。

CC2430芯片通過(guò)見(jiàn)RSSI值導(dǎo)入到參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送到高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)包中，并將數(shù)據(jù)寫(xiě)入高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的定位引擎中，利用FIFO方式對(duì)CC2430芯片中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，利用數(shù)據(jù)包中導(dǎo)數(shù)第二個(gè)字節(jié)包含的表示當(dāng)前信號(hào)接收強(qiáng)度的RSSI值，實(shí)現(xiàn)對(duì)高原地理信息的初步計(jì)算。

2 基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)正常運(yùn)行，需要對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1.1 高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)晶振和復(fù)位電路設(shè)計(jì)

由于本文高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)選用的CC2430芯片具有32 MHz和32.767 kHz兩種頻率的晶體振蕩器，并且CC2430內(nèi)部還存在一個(gè)16 MHz高頻RC振蕩器和一個(gè)低能耗振蕩器，因此本文設(shè)計(jì)的基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)在進(jìn)行射頻收發(fā)時(shí)，采用高精度晶體振蕩器，提高定位的準(zhǔn)確度，在平常時(shí)，采用低頻晶體振蕩器，降低能耗。

為保證CC2430芯片的正常運(yùn)行，對(duì)芯片設(shè)計(jì)了強(qiáng)制輸入引腳RESET_N、上電復(fù)位電路以及看門狗復(fù)位3個(gè)復(fù)位源。本文利用積分型上電復(fù)位電路，通過(guò)將RESET_N與芯片的復(fù)位引腳相連，具體CC2430芯片的復(fù)位電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 CC2430復(fù)位電路

通過(guò)上圖，通過(guò)將rat_n與Debug下載調(diào)試接口相連接，完成基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計(jì)。

2.1.2 高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)供電電路設(shè)計(jì)

CC4230提供2.0～3.6 V的電壓允許范圍，因此本文設(shè)計(jì)的高原地理信息系統(tǒng)主要有3.3 V和1.8 V兩種工作電壓，電壓有PC經(jīng)過(guò)Debug調(diào)試接口得到3.3 V電壓，將電壓調(diào)節(jié)為1.8 V則需要利用DC/DC芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。

圖3 3.3 V電壓到1.8 V電壓轉(zhuǎn)換電路

通過(guò)上圖，從而實(shí)現(xiàn)供電電壓轉(zhuǎn)換，完成基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)供電電路設(shè)計(jì)。

2.1.3 高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)通信電路設(shè)計(jì)

串口通信是芯片與PC之間較為常用的通信方式，在網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中，將采集到的高原信息上傳到PC端，從而實(shí)現(xiàn)高原地理信息的查找利用。本文中，CC2430內(nèi)部集成了USART0和USART1兩個(gè)串行模塊控制器，通過(guò)將復(fù)位端口配制成異步UART模式。

2.1.4 高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)Debug接口電路設(shè)計(jì)

高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)Debug接口主要作用是移植和調(diào)試在上位機(jī)上編譯好的程序，方便GIS系統(tǒng)的擴(kuò)展。PD通過(guò)調(diào)試時(shí)鐘輸入引腳和雙向數(shù)據(jù)引腳將編譯好的程序移植到芯片中，通過(guò)設(shè)計(jì)不同顏色的發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的顯示。

2.1.5 高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)按鍵控制電路設(shè)計(jì)

本文中，設(shè)計(jì)了五按鍵控制高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，為減少CC2430芯片的I/O資源，對(duì)按鍵控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于經(jīng)過(guò)放大器后每個(gè)按鍵所在通路的電壓不一，本文利用CC2430芯片內(nèi)部ADC采集的數(shù)據(jù)對(duì)按鍵進(jìn)行判斷，本文設(shè)計(jì)的按鍵控制電路如圖4所示。

圖4 高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)按鍵控制電路

2.1.6 高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)射頻收發(fā)電路設(shè)計(jì)

目前被廣泛使用的射頻天線有PCB、Chip、Whip三種天線，但由于PCB天線的設(shè)計(jì)難度較大，利用過(guò)程復(fù)雜，Chip天線本身較小，需要通過(guò)表貼封裝，成本較高，Whip較前兩種天線性能更好，在本文設(shè)計(jì)的基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中，天線的性能直接影響接收信號(hào)的強(qiáng)大，從而影響定位的準(zhǔn)確度。由于本文使用的CC2430芯片是采用無(wú)線通信設(shè)備進(jìn)行傳輸，因此本文選用Whip天線進(jìn)行基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

本文進(jìn)行基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)通過(guò)使用平衡非平衡轉(zhuǎn)換器，保證CC2430頻率收發(fā)差分引腳到單端同軸電纜之間的轉(zhuǎn)換穩(wěn)定可靠。

本文中，對(duì)基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)晶振和復(fù)位電路設(shè)計(jì)、供電電路設(shè)計(jì)、通信電路設(shè)計(jì)、Debug接口電路設(shè)計(jì)、按鍵控制電路設(shè)計(jì)、射頻收發(fā)電路設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.2 基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

為了保證基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)定位的精度，對(duì)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是對(duì)定位算法進(jìn)行選擇，一個(gè)定位精度高的定位算法對(duì)基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的作用是顯而易見(jiàn)的。本文中，利用RSSI算法精確定位，提高基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的定位精度。

RSSI算法在接收定位請(qǐng)求后，利用RF通信范圍內(nèi)接受到定位請(qǐng)求的參考節(jié)點(diǎn)位置信息對(duì)高原地理信息進(jìn)行計(jì)算。因此RSSI算法實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為簡(jiǎn)單，并且不存在節(jié)點(diǎn)成本高以及功耗大問(wèn)題，目前被廣泛應(yīng)用在定位過(guò)程中。RSSI算法中，RSSI值的精確度直接影響RSSI算法定位的準(zhǔn)確度，因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要考慮實(shí)際環(huán)境，確定信號(hào)的能量損耗，從而減少高原地區(qū)地理位置誤差。

在不考慮任何環(huán)境因素的前提下，高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)接收的信號(hào)強(qiáng)度與距離之間的關(guān)系可以表示為：

(1)

上式中，Pt表示高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的信號(hào)的發(fā)射功率，Gt和Gr分別表示高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中發(fā)射天線和接收天線的增益，λ表示信號(hào)波長(zhǎng)，d表示信號(hào)傳播的距離。利用上式對(duì)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)接收的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行處理，得到所需參數(shù)。

在進(jìn)行高原地理信息定位過(guò)程中，由于信號(hào)傳輸信道中噪聲的影響，使接收到的信號(hào)強(qiáng)度與計(jì)算得到的信號(hào)強(qiáng)度之間存在誤差，在進(jìn)行高原地理信息定位過(guò)程中，需要綜合考慮各方面因素。本文選用無(wú)信道模型，減少定位誤差，得到信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算公式如下所述。

(2)

上式中，P(d0)表示高原地理信息節(jié)點(diǎn)d0處的參考信號(hào)強(qiáng)度值，k表示信號(hào)在傳播過(guò)程中的損耗，Xσ表示由于環(huán)境因素導(dǎo)致服從均值為0的隨機(jī)變量。

利用上式，以高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)接收到的信號(hào)強(qiáng)度值為依據(jù)，根據(jù)最大似然估計(jì)法，完成參考節(jié)點(diǎn)和所需定位的高原地理之間距離計(jì)算：

(3)

通過(guò)上式，利用已知參考節(jié)點(diǎn)的位置和與高原地理之間距離對(duì)高原地理信息節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，從而完成基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。

3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

為證明本文提出的基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的可行性，進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)。

3.1 實(shí)驗(yàn)步驟

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下搭建高原地理信息定位實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)觀察本文所提方法設(shè)計(jì)的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的整體有效性，從而完成實(shí)驗(yàn)。具體步驟如下：

1)通過(guò)改進(jìn)方法與文獻(xiàn)[8]方法、文獻(xiàn)[9]方法、文獻(xiàn)[10]方法，在平均海拔不定的情況下，對(duì)青藏高原地理信息定位誤差進(jìn)行對(duì)比分析；

2)在截取高原地區(qū)剖面長(zhǎng)度不定的情況下，采用改進(jìn)方法與文獻(xiàn)[8]方法、文獻(xiàn)[9]方法、文獻(xiàn)[10]方法分別獲得的高原高度定位結(jié)果，并與實(shí)際高度進(jìn)行對(duì)比分析。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

本文中，以青藏高原地理信息數(shù)據(jù)和1：1萬(wàn)的青藏高原地形圖作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以高原高度為定位對(duì)象，進(jìn)行本文所提方法設(shè)計(jì)的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)定位準(zhǔn)確性驗(yàn)證。青藏高原是我國(guó)海拔最高的高原，平均海拔4 000～5000 m，總面積250萬(wàn)平方，本文以定位誤差及高原高度為對(duì)比指標(biāo)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，從而完成本文方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能對(duì)比。

首先對(duì)定位的誤差進(jìn)行對(duì)比，本文中，為了能夠清晰的顯示定位誤差，對(duì)青藏高原地理信息進(jìn)行定位誤差對(duì)比分析，結(jié)果如圖5所示。

圖5 青藏高原地理信息定位誤差對(duì)比

通過(guò)上圖可以看出，采用文獻(xiàn)[8]方法進(jìn)行高原地理信息定位時(shí)，平均誤差達(dá)到65%,而文獻(xiàn)[10]的方法誤差在平均海拔為4 800米時(shí)，誤差明顯下降至40%以下，但是當(dāng)海拔上升至5 000米時(shí)，誤差值也隨之增大至60%左右，同樣當(dāng)采用文獻(xiàn)[9]方法時(shí)，雖然隨著海拔的不斷升高，誤差沒(méi)有明顯增大，但是整體誤差平均值也不低于40%。相反，采用本文方法設(shè)計(jì)的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)，對(duì)高原地理信息定位的誤差較小，約為21.7%，主要是因?yàn)楸疚脑谶M(jìn)行基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為保證定位的精度，在軟件中使用了RSSI定位算法，對(duì)系統(tǒng)的定位誤差進(jìn)行校正，提降低定位的誤差，提高定位精度。

然后通過(guò)對(duì)高原地區(qū)的定位，確定高原地區(qū)地形，通過(guò)對(duì)實(shí)際高原地區(qū)的定位，從而實(shí)現(xiàn)高原地區(qū)高度判斷。

圖6 4種方法對(duì)高度的定位結(jié)果比較

通過(guò)圖2可知，采用文獻(xiàn)[8]定位方法、文獻(xiàn)[9]定位方法和文獻(xiàn)[10]定位方法時(shí)，其高原高度定位值與實(shí)際高度值相差較大，不能準(zhǔn)確說(shuō)明高原地理地形情況，相反在高原地區(qū)剖面長(zhǎng)度為100千米250千米500千米時(shí)高原實(shí)際高度與改進(jìn)方法定位的高度相一致，主要是因?yàn)楸疚姆椒ㄔ谶M(jìn)行高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)系統(tǒng)所需要求，采用性能較好的硬件，為定位系統(tǒng)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確定位高原地理信息提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

綜上所述，本文擬所提方法設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)對(duì)高原地理信息定位的精度高，準(zhǔn)確性較好，推動(dòng)了地理定位事業(yè)的發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著定位技術(shù)的發(fā)展，定位技術(shù)被應(yīng)用在生活中的各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用定位技術(shù)對(duì)高原地理信息進(jìn)行調(diào)查分析，有效的保證了高原地理信息的準(zhǔn)確性，針對(duì)目前大多數(shù)高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)定位模糊，且過(guò)程繁瑣。提出一種基于GIS的高原地理信息網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明，所提方法的定位精準(zhǔn)操作簡(jiǎn)單，為該課題的發(fā)展指明新的方向，但這種方法在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，選用較高端的硬件，導(dǎo)致系統(tǒng)成本較高，需要后續(xù)專家學(xué)者研究解決。

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DesignofGeographicInformationNetworkLocationSystemBasedonGIS

Deng Bin1,Meng Wanzhong2

(1.Department of Computer Science, TaiYuan Normal University,Taiyuan 030000,China;2.Institute of Historical Geography and Environmental Change,TaiYuan Normal University, Taiyuan 030000,China)

The design of the plateau geographic information network location system reduces the adverse effect of the altitude geography on the positioning accuracy, improves the accuracy of positioning, plays an active role in promoting the popularization of GIS. At present, most plateau geographic information network positioning system is through ZigBee radio Based on the TOA location method, the hardware of the plateau geographic information network positioning system is selected. Based on this, the paper analyzes the data of the plateau geographical information, and analyzes the data of the plateau geographic information network through the wireless packet service. Network positioning system to connect the circuit design, thus completing the plateau geographic information network positioning system design. However, this method has a high positioning accuracy and can not accurately reflect the plateau geographic information, and there are complex problems in the positioning process. In this paper, a design method of GIS-based geographic information network location system based on GIS is proposed. Firstly, the design of the highland geographic information network location system based on GIS is carried out, and the core chip of the system is selected. Based on this, The design of the system is designed to ensure the normal operation of the system, and the RSSI algorithm is used to analyze the data of the highland geographic information based on GIS, which is based on the GIS-based highland geographic information network positioning system. Network positioning system to correct the positioning results, thus completing the GIS-based highland geographic information network positioning system design. Experiments show that the high altitude geographic information network location system designed by the method proposed in this paper has high precision, can accurately reflect the plateau geographic information, and the positioning process is simple and easy to operate, and promote the development of this field.

GIS; plateau geographic information; network location system

2017-06-21；

2017-09-05。

國(guó)家自然基金面上項(xiàng)目(41671142)；山西省高等學(xué)校教學(xué)改革創(chuàng)新項(xiàng)目(J2016088)。

鄧 斌(1980-)，男，山西太原人，碩士，講師，主要從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全方向的研究。

1671-4598(2017)11-0216-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.11.055

TP212

A