《無(wú)線定位技術(shù)》自出版以來(lái)，受到讀者的廣泛好評(píng)，被近20所高校選為本科生或研究生教材。本書(shū)是《無(wú)線定位技術(shù)》的升級(jí)版，邏輯性、完整性、前沿性和可讀性顯著提升，改動(dòng)與新增內(nèi)容超過(guò)50%。本書(shū)系統(tǒng)介紹了無(wú)線定位的歷史脈絡(luò)、體系架構(gòu)和基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)定位中的基本概念、通信知識(shí)、測(cè)距方法、定位解算方法、定位優(yōu)化方法進(jìn)行了詳細(xì)陳述，并介紹了移動(dòng)信標(biāo)輔助的定位、基于壓縮感知的定位、5G/6G定位等前沿方法，深入淺出地展現(xiàn)了卡爾曼濾波、擴(kuò)展卡爾曼濾波、無(wú)跡卡爾曼濾波和粒子濾波及其應(yīng)用方法，全面系統(tǒng)地探討了定位中的多徑和非視距傳播的成因與克服方法，由淺入深地介紹了GPS、北斗等衛(wèi)星定位系統(tǒng)的特點(diǎn)、定位原理、噪聲來(lái)源與抑制方法，簡(jiǎn)明扼要地分析了礦井、水下和救災(zāi)場(chǎng)景的定位特點(diǎn)與代表性方法。
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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科、碩士、博士、博士后，新南威爾士大學(xué)訪問(wèn)學(xué)者。中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)科學(xué)傳播專家，中國(guó)電子學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)委員，中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)礦山信息化智能化專業(yè)委員會(huì)委員，主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目"事件驅(qū)動(dòng)的空天地多傳感器協(xié)同觀測(cè)方法（編號(hào)：2011CB707102）"子課題等項(xiàng)目。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 無(wú)線定位與基于位置的服務(wù) 1
1.1.1 歷史上的無(wú)線定位技術(shù) 1
1.1.2 無(wú)線定位的基本概念 4
1.1.3 可定位性問(wèn)題 6
1.1.4 基于位置的服務(wù) 7
1.2 定位技術(shù)的分類 9
1.2.1 視覺(jué)定位與非視覺(jué)定位 10
1.2.2 室外定位與室內(nèi)定位 11
1.2.3 單目標(biāo)定位與多目標(biāo)定位 11
1.2.4 絕對(duì)定位與相對(duì)定位 12
1.2.5 集中式定位與分布式定位 12
1.2.6 測(cè)距定位與非測(cè)距定位 12
1.3 定位技術(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 13
1.3.1 均方誤差與均方根誤差 13
1.3.2 克拉默-拉奧下界 13
1.3.3 幾何精度因子 14
1.3.4 圓概率誤差 16
1.4 經(jīng)典無(wú)線定位系統(tǒng)舉例 16
1.4.1 Cricket定位系統(tǒng) 16
1.4.2 PinPtr定位系統(tǒng) 17
1.4.3 AHLoS定位系統(tǒng) 18
1.4.4 SpotFi定位系統(tǒng) 18
1.5 定位技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展趨勢(shì) 19
1.5.1 無(wú)線定位技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 19
1.5.2 無(wú)線定位技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 23
參考文獻(xiàn) 24
第2章 無(wú)線定位中的通信技術(shù) 26
2.1 Wi-Fi技術(shù) 26
2.1.1 Wi-Fi技術(shù)概述 26
2.1.2 Wi-Fi的物理層 29
2.1.3 Wi-Fi的數(shù)據(jù)鏈路層 30
2.1.4 Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的入網(wǎng)過(guò)程 33
2.1.5 利用Wi-Fi進(jìn)行目標(biāo)定位 35
2.2 ZigBee技術(shù) 38
2.2.1 ZigBee技術(shù)概述 39
2.2.2 ZigBee的體系架構(gòu) 41
2.2.3 ZigBee的組網(wǎng) 46
2.2.4 利用ZigBee進(jìn)行目標(biāo)定位 49
2.3 UWB技術(shù) 51
2.3.1 UWB技術(shù)概述 51
2.3.2 UWB的物理層 54
2.3.3 UWB的MAC協(xié)議 58
2.3.4 利用UWB進(jìn)行目標(biāo)定位 59
2.4 藍(lán)牙技術(shù) 61
2.4.1 藍(lán)牙技術(shù)概述 61
2.4.2 藍(lán)牙的體系結(jié)構(gòu) 63
2.4.3 藍(lán)牙連接的建立 65
2.4.4 利用藍(lán)牙進(jìn)行目標(biāo)定位 69
參考文獻(xiàn) 70
第3章 無(wú)線定位的基本原理 72
3.1 距離測(cè)量方法 72
3.1.1 基于RSSI的距離測(cè)量 73
3.1.2 基于ToA的距離測(cè)量 74
3.1.3 基于TDoA的距離測(cè)量 75
3.1.4 基于TSoA的距離測(cè)量 76
3.1.5 基于AoA/AoD的距離測(cè)量 77
3.1.6 基于PDoA的距離測(cè)量 78
3.2 基本測(cè)距定位算法 79
3.2.1 三邊定位法 80
3.2.2 三角定位法 80
3.2.3 極大似然估計(jì)法 81
3.2.4 最小二乘法 82
3.2.5 多維尺度法 83
3.2.6 指紋定位法 86
3.2.7 慣導(dǎo)定位法 89
3.2.8 地磁定位法 90
3.3 基本非測(cè)距定位算法 93
3.3.1 質(zhì)心定位法 93
3.3.2 APIT定位法 94
3.3.3 DV-Hop定位法 95
3.3.4 MSP定位法 96
3.3.5 凸規(guī)劃定位法 98
3.3.6 Spotlight定位法 100
參考文獻(xiàn) 101
第4章 無(wú)線定位的進(jìn)階算法 103
4.1 提高測(cè)距精度 103
4.1.1 近場(chǎng)電磁測(cè)距優(yōu)化 103
4.1.2 基于計(jì)時(shí)誤差抑制的ToA測(cè)距優(yōu)化 105
4.2 移動(dòng)信標(biāo)輔助的定位 107
4.2.1 移動(dòng)信標(biāo)定位的基本原理 107
4.2.2 LMAP定位法 108
4.2.3 定向天線定位法 109
4.3 基于壓縮感知的定位 113
4.3.1 壓縮感知的基本原理 113
4.3.2 基于壓縮感知的兩階段多目標(biāo)定位 114
4.3.3 基于壓縮感知的目標(biāo)軌跡測(cè)繪 115
4.4 被動(dòng)定位 117
4.4.1 被動(dòng)定位的基本原理 117
4.4.2 射頻層析成像算法 119
4.5 1G～5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)定位 122
4.5.1 1G～5G的定位演進(jìn)過(guò)程 122
4.5.2 蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)主要定位方法 124
4.5.3 5G定位方法與系統(tǒng) 128
4.6 面向6G的可重構(gòu)超表面輔助定位 130
4.6.1 可重構(gòu)超表面輔助定位的理論基礎(chǔ) 130
4.6.2 利用可重構(gòu)超表面進(jìn)行目標(biāo)定位 133
4.7 機(jī)會(huì)定位 135
4.7.1 基于節(jié)點(diǎn)相遇的機(jī)會(huì)定位 135
4.7.2 利用機(jī)會(huì)感知增強(qiáng)定位能力 136
參考文獻(xiàn) 137
第5章 目標(biāo)定位的濾波處理 139
5.1 卡爾曼濾波 139
5.1.1 卡爾曼濾波概述 139
5.1.2 一個(gè)簡(jiǎn)單的卡爾曼濾波實(shí)例 142
5.1.3 卡爾曼濾波的數(shù)學(xué)描述 144
5.1.4 卡爾曼濾波在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用 147
5.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波 150
5.2.1 擴(kuò)展卡爾曼濾波的原理 150
5.2.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波在機(jī)器人定位中的應(yīng)用 153
5.3 無(wú)跡卡爾曼濾波 155
5.3.1 無(wú)跡卡爾曼濾波的原理 155
5.3.2 無(wú)跡卡爾曼濾波在機(jī)器人定位中的應(yīng)用 159
5.4 粒子濾波 159
5.4.1 粒子濾波的原理 159
5.4.2 粒子濾波在機(jī)器人定位中的應(yīng)用 165
參考文獻(xiàn) 167
第6章 定位中的多徑效應(yīng)與非視距處理 169
6.1 定位中的多徑效應(yīng) 169
6.1.1 多徑效應(yīng)的理論基礎(chǔ) 169
6.1.2 多徑效應(yīng)對(duì)無(wú)線定位的影響 171
6.2 定位中的非視距傳播 172
6.2.1 非視距傳播的理論基礎(chǔ) 172
6.2.2 非視距傳播對(duì)無(wú)線定位的影響 173
6.3 LoS信標(biāo)識(shí)別 177
6.3.1 根據(jù)距離測(cè)量進(jìn)行識(shí)別 177
6.3.2 根據(jù)殘差檢驗(yàn)進(jìn)行識(shí)別 178
6.4 LoS信標(biāo)的NLoS路徑識(shí)別 179
6.4.1 多徑傳播的統(tǒng)計(jì)特征 179
6.4.2 利用統(tǒng)計(jì)特征識(shí)別和抑制NLoS路徑信號(hào) 183
6.4.3 基于CSI信息提取識(shí)別LoS路徑 185
6.4.4 基于傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)的NLoS路徑識(shí)別 186
6.4.5 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的NLoS路徑識(shí)別 188
6.5 多徑和NLoS輔助的目標(biāo)定位 190
6.5.1 利用LoS信標(biāo)的多徑信號(hào)輔助定位 190
6.5.2 利用NLoS信標(biāo)的測(cè)距結(jié)果進(jìn)行定位 191
6.5.3 僅使用NLoS信標(biāo)進(jìn)行定位 193
6.6 多徑與NLoS場(chǎng)景下的盲定位 198
6.6.1 直接提取相位和RSSI信息 198
6.6.2 基于插值構(gòu)建NLoS數(shù)據(jù)庫(kù) 201
6.6.3 基于粒子濾波的NLoS定位 203
參考文獻(xiàn) 205
第7章 衛(wèi)星定位技術(shù) 207
7.1 衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)概述 207
7.1.1 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 207
7.1.2 GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 209
7.1.3 Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 211
7.1.4 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 212
7.2 衛(wèi)星定位的基本方法 214
7.2.1 測(cè)碼偽距法定位 214
7.2.2 測(cè)相偽距法定位 216
7.2.3 差分定位 218
7.3 衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào) 222
7.3.1 衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號(hào)概述 222
7.3.2 測(cè)距碼 223
7.3.3 導(dǎo)航電文 226
7.4 衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī) 228
7.4.1 接收機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 228
7.4.2 接收機(jī)的工作原理 231
7.5 整周模糊度 234
7.5.1 整周模糊度概述 234
7.5.2 觀測(cè)值域內(nèi)方法 235
7.5.3 Lambda方法 237
7.6 GNSS定位中的誤差與抑制 238
7.6.1 GNSS的主要誤差類型 238
7.6.2 減少或消除誤差的措施 242
參考文獻(xiàn) 242
第8章 特殊場(chǎng)景的無(wú)線定位 244
8.1 礦井場(chǎng)景的無(wú)線定位 244
8.1.1 礦井場(chǎng)景無(wú)線定位的特點(diǎn) 244
8.1.2 礦井定位系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)部署 247
8.1.3 移動(dòng)信標(biāo)輔助的礦井定位測(cè)距方法 250
8.1.4 基于雙標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的礦井目標(biāo)定位 253
8.2 水下場(chǎng)景的無(wú)線定位 255
8.2.1 水下定位導(dǎo)航的主流方法 255
8.2.2 基于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航的水下定位導(dǎo)航 257
8.2.3 基于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)定位 261
8.3 救災(zāi)場(chǎng)景的無(wú)線定位 265
8.3.1 災(zāi)后定位的主要技術(shù)手段 265
8.3.2 災(zāi)后信標(biāo)節(jié)點(diǎn)漂移下的目標(biāo)定位 268
8.3.3 基于UWB雷達(dá)的災(zāi)后生命探測(cè)與定位 271
參考文獻(xiàn) 274
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