《無線定位技術(shù)》自出版以來，受到讀者的廣泛好評，被近20所高校選為本科生或研究生教材。本書是《無線定位技術(shù)》的升級版，邏輯性、完整性、前沿性和可讀性顯著提升，改動與新增內(nèi)容超過50%。本書系統(tǒng)介紹了無線定位的歷史脈絡(luò)、體系架構(gòu)和基礎(chǔ)知識，對定位中的基本概念、通信知識、測距方法、定位解算方法、定位優(yōu)化方法進行了詳細陳述，并介紹了移動信標輔助的定位、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、擴展卡爾曼濾波、無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、定位原理、噪聲來源與抑制方法，簡明扼要地分析了礦井、水下和救災(zāi)場景的定位特點與代表性方法。
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中國礦業(yè)大學(xué)本科、碩士、博士、博士后，新南威爾士大學(xué)訪問學(xué)者。中國煤炭學(xué)會科學(xué)傳播專家，中國電子學(xué)會標準化工作委員會委員，中國有色金屬學(xué)會礦山信息化智能化專業(yè)委員會委員，主持國家自然科學(xué)基金面上項目、國家自然科學(xué)基金青年項目、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目"事件驅(qū)動的空天地多傳感器協(xié)同觀測方法（編號：2011CB707102）"子課題等項目。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 無線定位與基于位置的服務(wù) 1
1.1.1 歷史上的無線定位技術(shù) 1
1.1.2 無線定位的基本概念 4
1.1.3 可定位性問題 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 視覺定位與非視覺定位 10
1.2.2 室外定位與室內(nèi)定位 11
1.2.3 單目標定位與多目標定位 11
1.2.4 絕對定位與相對定位 12
1.2.5 集中式定位與分布式定位 12
1.2.6 測距定位與非測距定位 12
1.3 定位技術(shù)的評價標準 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 19
1.5.1 無線定位技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 19
1.5.2 無線定位技術(shù)的發(fā)展趨勢 23
參考文獻 24
第2章 無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)過程 33
2.1.5 利用Wi-Fi進行目標定位 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進行目標定位 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進行目標定位 59
2.4 藍牙技術(shù) 61
2.4.1 藍牙技術(shù)概述 61
2.4.2 藍牙的體系結(jié)構(gòu) 63
2.4.3 藍牙連接的建立 65
2.4.4 利用藍牙進行目標定位 69
參考文獻 70
第3章 無線定位的基本原理 72
3.1 距離測量方法 72
3.1.1 基于RSSI的距離測量 73
3.1.2 基于ToA的距離測量 74
3.1.3 基于TDoA的距離測量 75
3.1.4 基于TSoA的距離測量 76
3.1.5 基于AoA/AoD的距離測量 77
3.1.6 基于PDoA的距離測量 78
3.2 基本測距定位算法 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 101
第4章 無線定位的進階算法 103
4.1 提高測距精度 103
4.1.1 近場電磁測距優(yōu)化 103
4.1.2 基于計時誤差抑制的ToA測距優(yōu)化 105
4.2 移動信標輔助的定位 107
4.2.1 移動信標定位的基本原理 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定位 114
4.3.3 基于壓縮感知的目標軌跡測繪 115
4.4 被動定位 117
4.4.1 被動定位的基本原理 117
4.4.2 射頻層析成像算法 119
4.5 1G～5G移動通信網(wǎng)絡(luò)定位 122
4.5.1 1G～5G的定位演進過程 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)超表面進行目標定位 133
4.7 機會定位 135
4.7.1 基于節(jié)點相遇的機會定位 135
4.7.2 利用機會感知增強定位能力 136
參考文獻 137
第5章 目標定位的濾波處理 139
5.1 卡爾曼濾波 139
5.1.1 卡爾曼濾波概述 139
5.1.2 一個簡單的卡爾曼濾波實例 142
5.1.3 卡爾曼濾波的數(shù)學(xué)描述 144
5.1.4 卡爾曼濾波在目標跟蹤中的應(yīng)用 147
5.2 擴展卡爾曼濾波 150
5.2.1 擴展卡爾曼濾波的原理 150
5.2.2 擴展卡爾曼濾波在機器人定位中的應(yīng)用 153
5.3 無跡卡爾曼濾波 155
5.3.1 無跡卡爾曼濾波的原理 155
5.3.2 無跡卡爾曼濾波在機器人定位中的應(yīng)用 159
5.4 粒子濾波 159
5.4.1 粒子濾波的原理 159
5.4.2 粒子濾波在機器人定位中的應(yīng)用 165
參考文獻 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)對無線定位的影響 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 非視距傳播對無線定位的影響 173
6.3 LoS信標識別 177
6.3.1 根據(jù)距離測量進行識別 177
6.3.2 根據(jù)殘差檢驗進行識別 178
6.4 LoS信標的NLoS路徑識別 179
6.4.1 多徑傳播的統(tǒng)計特征 179
6.4.2 利用統(tǒng)計特征識別和抑制NLoS路徑信號 183
6.4.3 基于CSI信息提取識別LoS路徑 185
6.4.4 基于傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)的NLoS路徑識別 186
6.4.5 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的NLoS路徑識別 188
6.5 多徑和NLoS輔助的目標定位 190
6.5.1 利用LoS信標的多徑信號輔助定位 190
6.5.2 利用NLoS信標的測距結(jié)果進行定位 191
6.5.3 僅使用NLoS信標進行定位 193
6.6 多徑與NLoS場景下的盲定位 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 201
6.6.3 基于粒子濾波的NLoS定位 203
參考文獻 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 測碼偽距法定位 214
7.2.2 測相偽距法定位 216
7.2.3 差分定位 218
7.3 衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號 222
7.3.1 衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號概述 222
7.3.2 測距碼 223
7.3.3 導(dǎo)航電文 226
7.4 衛(wèi)星信號接收機 228
7.4.1 接收機的基本結(jié)構(gòu) 228
7.4.2 接收機的工作原理 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 242
第8章 特殊場景的無線定位 244
8.1 礦井場景的無線定位 244
8.1.1 礦井場景無線定位的特點 244
8.1.2 礦井定位系統(tǒng)的節(jié)點部署 247
8.1.3 移動信標輔助的礦井定位測距方法 250
8.1.4 基于雙標簽節(jié)點的礦井目標定位 253
8.2 水下場景的無線定位 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)的目標定位 261
8.3 救災(zāi)場景的無線定位 265
8.3.1 災(zāi)后定位的主要技術(shù)手段 265
8.3.2 災(zāi)后信標節(jié)點漂移下的目標定位 268
8.3.3 基于UWB雷達的災(zāi)后生命探測與定位 271
參考文獻 274
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