Positioning Performance Analysis of Indoor Networks of Range-Based Reference Stations

LI Dehai; WU Wentan; MA Huilin; BEI Jinzhong; ZHAO Yiyuan

doi:10.13203/j.whugis20220513

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Positioning Performance Analysis of Indoor Networks of Range-Based Reference Stations

Geodesy and Survey Engineering | 更新时间：2026-11-05

- Positioning Performance Analysis of Indoor Networks of Range-Based Reference Stations
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 50, Issue 1, Pages: 1-10(2025)
- 作者机构：
  
  1.中国测绘科学研究院，北京，100036
  2.北京房山人卫激光国家野外科学观测研究站，北京，100830
  3.河北省自然资源档案馆，河北石家庄，071299
  4.河北省第二测绘院，河北石家庄，071299
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20220513
  CLC： P228
- Received：19 May 2023，
  
  Published：05 January 2025
- 稿件说明：
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李得海,吴文坛,马会林，等.室内测距型基站组网定位性能分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(1):1-10.

LI Dehai,WU Wentan,MA Huilin,et al.Positioning Performance Analysis of Indoor Networks of Range-Based Referen‑ce Stations[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(1):1-10.
李得海,吴文坛,马会林，等.室内测距型基站组网定位性能分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(1):1-10. DOI：10.13203/j.whugis20220513

LI Dehai,WU Wentan,MA Huilin,et al.Positioning Performance Analysis of Indoor Networks of Range-Based Referen‑ce Stations[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(1):1-10. DOI：10.13203/j.whugis20220513

摘要

面向室内定位基站部署需求，针对测距型基站室内组网定位的主要影响因素，全面研究了多种网形在不同条件下的定位特性，率先提供了室内定位基站组网的参考原则和定位性能特征。通过设计不同形状、尺度、高度、规模的基站组网方案，完成了基站定位性能研究。结果表明：（1）圆形基站网位置精度因子优于方形网，直线形基站网不适宜进行三维定位服务。（2）基站网半径增加一倍，位置精度因子均值减小一倍。（3）基站网的高度增大一倍，其垂直和位置精度因子均值减小1/3。（4）圆形网的基站数增大一倍，位置精度因子均值减小1/3。（5）基站网高度约为1/2服务区域半径时，平面和垂直定位精度达到均衡。沿区域边界上空均匀部署6个以上基站时，平面和垂直精度因子优于1。上述基站组网原则和定位性能特征，将为室内定位系统基站部署的形状、高度、数量、半径等设计工作提供有力支撑。

Abstract

Objectives

In the indoor positioning

the layout of network comprised of many reference stations with ranging function plays a crucial role to the positioning performance. In order to reveal the particular relationship between the positioning performance and the network layout of reference stations

a variety of layout conditions are investigated in light of the dilution of precision comprehensively.

Methods

In conditions of different shapes

sizes

heights and scales

a variety of network layout schemes are designed and tests of positioning performance were completed. We design circular network

square network

linear network and solid circular network

and the influences of different shapes on positioning performances are explored. We test the circular networks with radiuses of 5 m

10 m and 20 m

so the influences of different sizes on positioning performances were revealed. We assess the circular networks with heights of 3 m

6 m

9 m and 12 m

and the influences of different heights on positioning performances are investigated. We test the circular networks with 4

8 and 12 stations

and the influences of different scales on positioning performance are provided.

Results

The results show that: (1) The position dilution of precision (PDOP) in the circle network is better than that of the square network

while the linear network is not suitable for three-dimensional positioning. (2) When the radius of the circular network increases by 2 times

means of PDOP decrease by 2 times. (3) When the height of the network increases by 2 times

and means of the vertical dilution of precision (VDOP) and the horizonal dilution of precision (HDOP) reduce by 1/3 times. (4) When the number of reference stations in the circular network increases by 2 times

and means of PDOP reduce by 1/3 times. (5) When the height of the network is about half the radius of the service area

HDOP and VDOP reach to an equilibrium. (6) When more than 6 reference stations are uniformly deployed over the boundary of service area

the HDOP and VDOP are lower than 1.

Conclusions

This study provides the principles and characteristics of positioning performances with different indoor network layouts. The results will contribute to identify the optimal positioning areas

and predict the network positioning performance. Thereby

it is beneficial to guiding the design of indoor positioning systems

such as supporting the deployments of the shape

height

number and radius of reference stations.

关键词

Keywords

references

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