Upload
trinhdung
View
221
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
����
�
�
���� ��� �� ��������
�
��� ��
��
�����
���
��� �
��
����� ��
��
����� ��
��
����� ��
��
����� ��
�
�
Error analysis of the mobile phone GPS and its application to the error reduction
Yuki ODAKA��, Kento HIRANO��, Yusuke IN��, Mayuko KITAZUME ��,Masakazu HIGUCHI��, Syuji KAWASAKI ��, and Hitomi MURAKAMI�
ABSTRACT�In recent years, study of location identification by mobile phone has been attracting a lot of attention. Especially, GPS contents of mobile phone are increasing for the purpose of various kinds of applications, such as games, navigations and etc. So far, many investigations have been carried out for GPS performance by conventional GPS devices, but a few people study mobile phone GPS performance. In this paper, we measured and examined the performance of mobile phone GPS using various types of terminals of different venders under some environments. As for the performance improvement, we propose an efficient method and evaluate it for the results including distance errors and direction errors of GPS. The reduction methods for such errors applying the group characteristics of mobile phones are also described.
Keywords�Mobile phone GPS, distance errors, direction errors, noise reduction, impulse noise
� � (Received March 25, 2010)
���� ��
�
����� GPS�� ��������������������� !"�!#�$%&�'�()'
*+,-./0�� GPS �12345/6� 789*:;<=�>?��� GPS*@ABC�DE/FGHIJ�JKL M�NOPQ���8R�S�T
U V�#WX�YZ*[/0�E?/\]H*@AK
*BC�^_`=@A*a�5_*bJ�c@AK*'
de�C�/0Hf7[1]-[3]89`gH*hijkl��� GPS���f7FGH�m�/@Anop795nq=<�/6�8_9H>?�r=��9`=��
GPS *@ABC�E?/FGsHtuv�8B��wx3y�zO{|}�BC~���BC5���5�9
*jk�� �@A����*t���6�8�
�����
�
�hiH��4� 53y{� 8�*���� � 1��5� GPSIJ���95H��s��� 3�*����6�89*���� ���3y���x*�
��� 1���8��������� ��������
�� ���������������� !�"#�
�$%�
� �� &��� '() ���*���
g��@A*����5v��IJ�;*��5��
HIJv��5*A�� 1*¡¢£¤*¥¦�§¨�795H��v�[4]8/����*©J�� ���Googleª«V¬ �#l�®v�����5v�8�
+ ,-./0 12����/034�
������ � � �
��� � � � � �
�� � � � � �
�¯m°±²°hi.³
J. Fac. Sci. Tech., Seikei Univ.Vol.47 No.´(2010) pp.75-81
��
�������������
��
������������
��
�-.µ°µ°¶°o
��
�����������
��
�����������
��
��������� ([email protected])
����
5 ,-6789�:;<=>�
·¸�7��´H�¹ºT-A�� ��� 2�3H��53y 8��»�*��H����6�8
���� ���������������
�
� ¼½¾���* GPS¿�����À Á *Â�ÃÄ�ÅÆv� 7�Ç�LÈ#VÉXÊ*P¹�Ë,
r`� 78_9H���H GPSI+���Ì�Í=`7@A��IJ�7Î��ÏÐ�7<�� ��¿
���*�Ñ�¼J'd�5�ÒÓÔÕ5Ö��U V
�#WX/×Ø*Ù5HIJ��6�8Ú��_`=j
k�� ��ÛÜ@A5@A�Ý �� �tu�l�
Þß��6�8��jk�� 2�l� 2-1à 2-4���8�
�
+ �-� ?@� '() ��A�
�� � � � �
��� � �� �� �� ��
���� � �� �� �� ���
���� � � � � �
�� �� ��� �� ���
�
�
5 �B,-C�D�����EF5�
�
5 �B�-G�D�����EF5�
�
�
5 �B&-H�D�����EF5�
�
�
5 �BI-J�D�����EF5�
�
9`=*jk<=�¼¶ám@A�âã*A�f7n�
@AÛÜ��Ý�äå�75ÒÓÔÕ5Ùæçèpjk
Hf789*95<=�Ñ�l7BCA�/é�À Á
��IJ�7Î��ÏÐ}ê GPS�� ���¬ �#�ë�795nìíH��8
�
��� � �� !�����"#$%&'(#
)*�+,�
�
IK�,� ���� !�"����
9`gH>?����H* GPSI+�DE/FGH�6���n[1]-[3]�_*Dé*L M*[�îH�f7nxï m <=xð m �P*@Ant�r`�89
����
*l�/m�/@A��GPS*ñ�C�òvéósr}78>?��_*l�/@A�ôèõö`�l7@A÷�
Ùvé��ôX�øù#úXû÷5�v�899H��ü
ý�l�üöH 53y 8�*���þv��èp×ØH�è'��'dIJ�� ��� W ��3yH
�o�7X�øù#úXû*BC�t�v�8r=�9
*X�øù#úXû*ó����� �ÙÅ�v�8
g��� 24'd�*IJjk��{v�Nì���Ç�X�øù#úXû*�o'd�{�ìív�8�
��100m �P*@A�X�øù#úXû5J v�89`=*��HÍ=`��§�¾/X�øù#úXûB
C��v�jk*¼¶� 3-1� 3-2�l� 4-1� 4-2���8
�
����
����
����
����
����
� ���� ��� ����� ����� ���� �����
��
�����
���
�
5 &B,-LMNBOB, ���PQR����� !�"�
STUVWLMNBOB� @�X/0Y�
�
�
����
����
����
����
����
� ���� ��� ����� ����� ���� �����
���
�����
��
��
�
5 &B�� LMNBOB� ���PQR����� !�"�
STUVWLMNBOB, @�X/0Y�
�
�
����
����
����
����
����
� ���� ��� ����� ����� ���� �����
���
����
��
��
�
5 IB,-LMNBOB& ���PQR����� !�"�
STUV�
�
����
����
����
����
����
� ���� ��� ����� ����� ���� �����
���
����
��
��
�
5 IB�-LMZBO ���PQR����� !�"�
STUV�
�
3� 4l���� GPSIJ'���7X�øù#úXû�� 3-1� 3-2n��l���èp� W <�èp3yHf`S�o�7MX���næçè¼
*jk5/78g�� 4-1� 4-2n��l���3yn�/`S��5�èp� W HÙX�øù#úXû
*�oBC�m�é�/795nìíH��8g��X
�øù#úXû�¼��o�75��Cn� 95Ùì
íH��8
IK��� ���� !�"�[\�]�
� 9*l�/X�øù#úXû*ó���5v��n ;��ÛÜ��Å�v�8n*�� 3�55v�5�*ó��k� 5-1à 5-3���8 5-1���¾/@AIJjk� 5-2� 5-3� 5-1*jk��_`�` 3;�l� 5;��ÛÜ�±v�jkHf78
��
�����
�����
�����
�����
�����
� ��� �� ���� ���� ��� ���� ����
���
�����
���
�
5 .B,-LMNBOB& ���PQR�STUV�
�
��
�����
�����
�����
�����
�����
� ��� ��� �� �� ���� ���� ����
���
�����
��
��
5 .B�-LMNBOB& ���STUV�5^_�#� &`
abcd]efghUV�
����
��
�����
�����
�����
�����
�����
� ��� ��� �� �� ���� ���� ����
���
�����
��
��
5 .B&-LMNBOB& ���STUV�5^_�#� .`�
abcd]efghUV�
�
� 5-1à 5-3<=�n;��ÛÜ�����795HX�øù#úXû*ám��m�éó�H�795��
uv�89* n;��ÛÜ�* n*��m�é�795Hó��k�r=��g7n�@AKn'd�Î� Ý
�78_*�Ç�X�øù#úXûn��H�ov�
7\{H��ó��k�!r 8
IK�&� ���� !�"ijk��
� � ��üö�üý��"7X�øù#úXû�o
�� ���Nì��l�ì#�*IJjk�
6-1� 6-2���8
�
���
���
���
���
���
��
��
���
���
�
� �� �� � �� ���
������
���
��
�������
5 lB,-'() ���mnokEpWP�Y�
�
�
���
���
���
���
���
��
��
���
���
�
� �� �� � �� ���
������
���
��
�������
5 lB�-'() ���mnokEpWPQ#�
9`=*�Nì�*jkl��X�øù#úXû
n�o�7�{��üö�üý_`�`*'dH 0.2%�3.5%5/6�8üöH� 0.2%5 �ó �o$�Hf6�n�üýH�ªù%ø#&*@A'(*�Ç�üýl
�Ù 10)�P*</�D �o$�Hf6�8
IK�I� '() �����T>q
8 �*��H9`gHIJv�üöL M����GPS@A�*J¦*��6�8_*+�5v���gê�GPS@A$�*ì�,-@A.��Ç�_*/0��12H��v�8Ú��9*3456���s*¦
(1)*7�ª�ì#�/xH34H�7Ù*58Jv�7�ª�ì#�/x*ø1� Mα �β �á!9:��l�©Jv�8
))(/1(),,( /1 αββα αβα Γ= −− xexxf ;;;;(1)99H )(αΓ �7�ª/x���8
á!9:�*����5v���GPS@An kx [m]Hf7ì� ky 5v�9`=*� ky 53456
),,( βαkxf 5*A�
2)),,(( βαkkk xfyd −= �
<=1�2�;;�100*{�Hf7Ú¦
2100
1
100
1)),,(( βαk
kk
kk xfydS −== ∑∑
==
*�ná!�/7l�/α �β �JÇ78S �α �β*_`�`Ha>�v�_`=� 0/ =∂∂ αS �
0/ =∂∂ βS 5,é95HÍ=`7���?¦H@é
95�l6�α � β n�g78jk� 7���8
��������������������������������������
� �� �� �� �� �� � � �� �� ���
����
���
��� ��
��
��
� �������� ���������
��������
�
����
9*l��á!9:��l�ø1� M���v�j
k�üö��"7 GPS@ABC��¦(1)*ø1� Mα �
β n_`�` 2.1�4.3*7�ª�ì#�/xH��H��8/��üý*@ABCH�α �β �_`�`1.6�9.1Hf6�8
���� ����� ��������
�
���� !"�#$%&'��
A·* GPS*ë|`�5v��TDé*��BñCnè'��èp\]Hë��7�^GPSnýDr`�Dé*E�¬ n#�3F�Ë,r`795�n8Jr
`789*l�/GH�Ig��wx�� GPSI+@Ad*J/��Ç�8������èp� W d*
¹ºH�B�è3y;�3yd�g��/7� W d
*¹ºd��0*l�/BCA���<�KL�7�Ç�
M¸�� 2�N��e� 8�*�'dIJ��6�8g
��IJ¹º���»�è�Î�OP 1m *Q*RSý�T,�����6�8
gê��� 8��*@AL M�g5Ç�Ù*�sU*� 3-1�� 3-2Vüö*\{W�l�� 4-1�� 4-2Vüý*\{W���8IJjk*L Mxn_`�`
�/7*��IJX[HYZG[%�¬ \*G[�l
��¹º�l6���L M*]�^Z�_`�7\{
nf6��ÇHf78g�üý�üö5ÙaJv��/
@AK���¹º^bBncd/BC��v�8��
( )*����+,-./01234��5�
��� ��� �� �� ����
������� � � �
������� �� � ��� �
������� � � � �
� �� �! �"� ��
#$%&� ���'(� � !
)*+, ��� !"� "�� ����
�
( )*6���+,-./01234��5�
��� ����� ���� ���� ����
������ � � �� ��
�� ���� �� �� �� ��
�� ���� � � � �
�� �� �� ��� ��
� !"�����#$� � � � �
%&'( ���� ��) ��� ����
�
�
( 7*���8+,-./01234��5�
��� ��� �� �� ����
������� ��� � � ��
������� ���� �� � �� �� �
������� � � � �
! ��"�"� � � �� ������
#$%&� ���'(� � � � " ��
)*+, ���� �� � � � "���
�
( 7*6��8+,-./01234��5�
��� ����� ���� ���� ����
������ �� �� �� ��
�� ���� ���� ���� ��� ���
�� ���� � � � �
�� ������ ������ ������ �����
� !"�����#$� %� %� �� ��
&'() ��% ��%% �%�� �����
�
� 9`=*�<=�èp3yèe*@AK�/v���
ám@A�M¸*X�øù#úXû�fÇâã*g �
f7Ù**�ÛÜ@A�æçèpHf795nìíH�
�8Ú��¹ºdH*@A�J/nf7<�Mh��j
k*�@Ad*è¼'ddH*JiJ/0x��Ç�t
uv�8� 5�_*jk���8
( ��9:;<=�34����>?���@ABC�
����� ���� ���� ���� ����
��� ��������� ���� ���� ���� ���
��� �������� ���� ���� ���� ���!
�!� ������"� ��# ��!� ��!! ��� ����
�$� ������"� ��# ���� ���! ��� ���%
��� ������"� �!# ���� ���$ ���� ��!
��� ������&�'��# ����� � ���� ���%
�(� ������&�'��# ��� ���� ���% ���%
�)� �������� ���% ���) ���� ����
�%� ������"� ��# ���� ��� ���� ��$�
���� ������"� �� ���� ��� ���� ����
���� ������"� �! ����! ���� ���� ��!%
���� ������&�'��# ����� ���$ ���� ��!!
��!� ������&�'��# ����! ���� ���% ����
��$� �� ���"� ��# ����� ���� ���� ���$
���� �� ���"� �� ���� ���! ���! ���
���� �� ���"� �! ���� ���� ���� ���)
��(� �� ���&�'��# ���� ���� ����� ���
��)� �� ���&�'��# � ���� ����! ����
��%� "� ��#��"� �� ��!� ��!� ��!% ��$�
���� "� ��#��"� �! ��$ ��$� ���) ��$
���� "� ��#��&�'�� ����� � ���$ ��!$
���� "� ��#��&�'�� ����! � ���% ����
��!� "� ��#��"� �! ��!$ ��!� ��!$ ��$$
��$� "� ��#��&�'�� ����� � ���� ��!
���� "� ��#��&�'�� ����� � ���% ���(
���� "� �!#��&�'�� ����� � ��� ��!�
��(� "� �!#��&�'�� ����� � ���( ���
��)� &�'��#��&�'�� ���% ���) ���� ���(
�*+,-.+ ���% ���� ���$ ���$
�� ��
�
����
�JiJ/��üýH*,-@A5�Î@A[5]�/v_`�`ÛÜ 0.09�0.11Hf6�8_*[HÙâã/n=èp3yèe*J/�� 95n|<78g��üö
H�,-@A5�Î@A�_`�`ÛÜ 0.14�0.245/��üý*\{l�Ù� J/5/78_*[HÙüý
èE�èp3yèe*J/�âãH�f7n� �5
�jknÍ=`�8
9`=*jk<=èp� W *3y�� �,-@
A��Î@A*J/nâã/n=� 95�ìív�8
v<v�_*j*3ydH��k�v� 7 GPS%«V(Al*��H�m� Qualcomm n)nèpHf6�Ù�æço*J/5/795<=�GPSI+@A���� W *¿���*¹ºýH*+,��p�l�q��m
�éÏÐ�75Å�=`78
�
���6� DEFG�HIJE
� 5.1 H¸»��� GPS @A*�BC*��jk<=��3yd*JiJ/0x�mr¾�ó 95�ìí
v�89*æço�3 JiJ/�Â�v�wx*��
�� 795H�@A���r}795�l7IJ
�;*��*bJ��6�8�����bJ�5J �
7[6]8��bJ���GPS@A*s����s*¦(2)H��
H�78\] xH*bJ�� )(^ xf 5�75
NxnxFxfN
ii /)()()(
1
^ ∑=
+= � ;;;;;(2)
)(xF t�*+,
)( ixn t¹º iH*úXûN tGPS@AIJ¹ºx8
�� GPS @A*�J/0xnó 95<=�¦(2)
*@AK�©J�7úXû*� NxnN
ii /)(
0∑=
� 0 �3
ué8
9*l�/vw��x ��gê���5/7 1��5* GPS@A*ÛÜ5�2�<= 8�gH*�yzO{|}H*��bJ�*jk� 8���89* H���¹º*zO{|}Hf7 8Cn(n=2à8)�� �*ÛÜbJK5ámbJK�á!bJK��v� 78
�
�
�
�
�
�
�
�
�
��
��
��
� � � � � �
�����
�����
����
���
��
�
�����
� K�LMC N+OPQ���JER�
( S�JET2K U�LMVW5%JEX���R�
�
��� ���
����� �� �
������ �� ��
������ � �
�� �� ��
9*jk<=¹ºx n*�n� æ0GPS@A���y4Hf795�ìív�8
� Ú��8 �*,-@A*ÛÜ�bJM5bJ·Häå��6�8_*jk�� 6�l� 9���8
��
��
���
���
���
���
���
���
���
���
���
� �� ��� ��� ���
���������
�� �
��
��
���
����
� Y�KU�34��VW%HIJEZ�!"[\�
9*��bJ����95H�8 �*���� 75 GPS I+@A��z{H*@A�ä» 50|�s�}�795ny4Hf78
�
�
�
�
����
������
�
9`=*��jk���s*l��g5Ç=`78
T� ~�� @ABC����*Î�~ÒÓÔÕ��ÏÐ
v/ 8��
^� î�H�f7n�èõö`VX�øù#úXûWn
�ov�_*5�*@AK����m� 8_*�o
'd�U V�#WX*FGH� 0.2%?�Hf7n�GPS ��n���é üýH��3%]4%?���N�78g��_*�oK��MX����3y�
m�éÏÐ�78��
c� 9*X�øù#úXû*ó��5v��n ;Vn=3�5W��ÛÜ������ñ�Hf78�
�� ~��@A��7�ª�Hcé34H�78�
�� wx*�� GPS d*/0����BC�� ��,-@A��Î@A*3ydJiJ/�ó 89
*BC�� ��wx¹º* GPS@A�z�N��795H�r=/7IJ�;*��bJny4Hf78�
�
���� ��
�
� A·���3y�5� GPS*¿���BC�¿���*q�%�p�� �*��/t�5�9`=��
�@ABC*��*n1'Hf78g��GPS�%���5*/0*@�Ù12Hf75Å�=`78�
�
�� ��
�
� �������7�����KDDIhi]�����ù V� � ���Dm/���5¿�\X#��
�8g��hi*¼¶���µ���¾hi����
�¡¢�l6��|`�8Uv��q£�78
�����
[1] ¤¥�¦§, et al.:¨�� ~��BC*��IJ5_*t�©, ITE Technical Report Vol33, No.11, pp.29~32 Feb 2009
[2] K. Hirano, Y. In, M. Kitazume, M. Higuchi, S. Kawasaki and H. Murakami, “Method of Event Location Identification Using GPS and Camera Function of Mobile Phones” WSEAS TRANSACTIONS on INFORMATION SCIENCE and APPLICATIONS ISSN:1790-0832, Issue 11, Volume 6, November 2009
[3] (� ª«¬�!�®¬�Õ¯°±¬�Û²h³¬�´µ
¶s¬�·¸¹9¬�ºP»¼¨��ýD GPS*+,½�©�¯m°� ±²°hi.³�¾ 46¿�¾2À�(2009)
[4]� ¡¢£¤*,-��¦thttp://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/algorithm/ellipse/ellipse.htm
[5] ÁÂ�Û¬�[ÂÃÄ�¨IAA!#�$�"7oÐC-.*]�+,-.ÅÆ5_*Þß©¬�±-
.YZ°ÇÈÉhi.³¬�Vol103 No. 345, pp1-6, 2003�
[6]� !�®¬�Õ¯°±¬�Û²h³¬�´µ¶s¬�·¸¹9¬�ºP»¼�¨�� GPS*BCÞßbGPS@A*�BCb©ÊË-.�LÈ¿°Ç�LÈ¿²
°hiÇ 2010Ì 2Í