无线定位系统

　　无线定位技术可分为广域网定位技术和无线局域网定位技术，本书全面涉及了这两个方面的内容。广域网定位分为卫星定位和基站蜂窝移动定位；无线局域网定位主要包括Wi-Fi定位、ZigBee定位、UWB定位、CSS定位技术等。本书内容涉及无线跟踪定位技术的原理、设计和工程实践，重点介绍了该领域的前沿热门技术，包括无线传播理论、信号探测方法、TOA测量技术、跟踪算法的性能测评、定位系统的基础理论、常见定位方法、定位精度、传感器网络定位技术、非视距传播技术等。各章内容为：绪论、卫星定位、蜂窝通信网络定位、Wi-Fi定位、ZigBee网络定位、UWB定位技术、CSS定位。本书可作为物联网相关专业高年级选修课教材，也可用于相关专业研究生的参考书。

第1章 绪论
1.1 无线定位系统的历史与现状
1.1.1 无线定位的起源
1.1.2　无线定位发展现状
1.1.3　无线定位系统的应用
1.2 无线定位系统的基本分类
1.2.1　卫星定位系统
1.2.2　蜂窝定位系统
1.2.3　无线局域网定位系统
1.3 无线定位系统的主要研究内容
1.3.1　无线定位算法及性能评价
1.3.2　无线网络协议
1.3.3　无线定位系统相关技术
1.4 本书的内容编排
习题
参考文献

第2章 卫星定位
2.1 卫星定位测量基础
2.1.1　卫星定位系统概述
2.1.2　卫星定位系统空间与时间系统
2.1.3　卫星运行轨道及受摄运动
2.2 卫星信号及测量原理
2.2.1　卫星信号成分与调制技术
2.2.2　导航电文格式
2.2.3　卫星星历
2.2.4　卫星信号接收机工作基本原理
2.3 卫星定位方法及定位误差
2.3.1　静态定位
2.3.2　动态定位
2.3.3　定位误差
2.4 卫星定位应用实例
2.4.1　系统总体设计方案
2.4.2　车辆调度中心设计
2.4.3　智能终端设计
习题
参考文献

第3章 蜂窝通信网络定位
3.1 蜂窝技术概述
3.1.1　蜂窝技术的需求与发展
3.1.2　现有蜂窝定位技术
3.2 蜂窝定位方法与误差
3.2.1　基本定位方法
3.2.2　误差来源
3.3 GSM网络的电波特征与定位实例
3.3.1 GSM网络电波特征值
3.3.2 基于手机定位的交通OD数据获取技术
习题
参考文献

第4章 Wi-Fi定位
4.1 Wi-Fi基础
4.1.1　IEEE 802.11系列标准概述
4.1.2 Wi-Fi网络成员与结构
4.1.3 Wi-Fi信道
4.1.4 Wi-Fi MAC帧格式
4.1.5 Wi-Fi扫描
4.2 无线信道：传播与衰落
4.2.1 概述
4.2.2 大尺度衰落
4.2.3 小尺度衰落
4.3 位置指纹法
4.3.1 概述
4.3.2 位置指纹数据库
4.3.3 搜索空间缩减技术
4.3.4 位置估算方法
4.3.5 位置估算方法的优化
4.4 Loc定位研究工具集
4.4.1 工具集概述
4.4.2 Loclib
4.4.3 Loctrace
4.4.4 Loceva
4.4.5 Locana
4.5 HTML5 GeoLocation定位实例
习题
参考文献

第5章 ZigBee网络定位
5.1 ZigBee概述
5.1.1 起源
5.1.2　技术简介
5.1.3　自组网通信
5.1.4　ZigBee产品
5.1.5　ZigBee网络
5.2 ZigBee协议
5.2.1　物理层与媒体访问控制层
5.2.2　网络层协议及组网方式
5.2.3　应用层
5.2.4　其他
5.3 基于ZigBee的TLM定位算法
5.3.1　定位算法
5.3.2　TLM定位算法设计
5.3.3　算法仿真及结果
5.4 ZigBee网络定位应用实现
5.4.1　ZigBee传感网络的建立
5.4.2　基于ZigBee技术的煤矿井定位系统设计
习题
参考文献

第6章 UWB定位技术
6.1 UWB简介
6.1.1 UWB的定义
6.1.2 UWB的发展与现状
6.1.3 UWB技术的主要特点
6.1.4 UWB的关键技术
6.1.5 UWB与其他近距离无线通信技术的比较
6.2 UWB定位技术
6.2.1 UWB的定位方法
6.2.2 基于时间的UWB测距技术
6.2.3 基于时间的UWB测距技术的主要误差来源
6.2.4 UWB信号时延估计方法
6.2.5 UWB定位算法实现
6.2.6 其他形式的UWB定位
6.3 UWB定位应用
6.3.1 UWB定位应用现状
6.3.2 UWB定位应用实例
6.3.3 UWB定位应用进一步研究方向
6.4 本章小结
习题
参考文献

第7章 CSS定位
7.1 CSS技术概述
7.1.1 Chirp信号与脉冲压缩理论
7.1.2 CSS的发展及技术特点
7.1.3 CSS无线定位技术与其他技术方案的比较
7.2 CSS信号时延估计
7.2.1 基于匹配滤波器的时延估计
7.2.2 基于高阶累积量的时延估计
7.3 非视距传播问题
7.3.1 非视距识别
7.3.2 非视距误差抑制
7.4 CSS定位应用实现
7.4.1 实验平台介绍
7.4.2 CSS测距实验
7.4.3 CSS定位实验
习题
参考文献

前
言随着微电子技术、通信技术和计算机技术的快速发展，无线定位作为传感网和物联网的重要应用，越来越受到人们的关注，与此相关的理论和技术在学术界引起研究热潮。近年来，国内外出现了大量的文献展开对无线定位方面的研究，主要围绕无线定位系统的精度、实时性、稳定性、低功耗、低成本等方面进行研究并取得了一系列重要研究成果。但是在国内学术界和教育界系统介绍这些研究成果与内容的图书还比较少见，为了进一步系统开展这方面的研究和人才培养，急需出版系统介绍无线定位系统方面的图书。
2010年*为了应对国家战略发展新兴产业对人才需求方面的需要，批准率先在35所高校开设物联网工程和传感网技术专业，同时也对我国新一代信息技术人才培养提出了新的要求。作为*物联网工程专业“卓越工程师”培养示范单位，深感有义务和责任为物联网工程专业编写新的教材和参考书，特别是专业核心课程与专业方向选修课程的参考教材丛书。在这样一个实际需求和专业建设背景的推动之下，我们结合自己的研究工作，选择编写了这本无线定位方面的参考教材。作为物联网技术应用的重要技术之一，无线定位系统有着极其现实的应用价值和市场需求。江南大学物联网技术应用*工程研究中心将无线定位作为其中的一个重要研究方向，在研究中心的技术平台和各方面资源支持下，无线定位研究小组经过两年多深入细致的准备工作，包括内容选材、应用案例、实验验证、习题组织、统筹编排等，基本完成了书稿版本的撰写工作。同时本教材作为物联网工程专业3年级第2学期的专业选修课讲义，于2013年春季开始试用，书中所有案例和大部分习题经过了实验验证。全书分为7章，内容涉及无线跟踪定位技术的基本概念、原理、设计和工程实践，重点介绍了该领域的前沿热门技术内容，包括无线传播理论、信号探测方法、TOA测量技术、跟踪算法的性能测评、定位系统的基础理论、常见定位方法、定位精度、传感器网络定位技术、非视距传播技术等。本书内容主要基于研究小组近年来在无线定位方面的研究工作及研究生开展无线定位研究的成果，各章内容主要包括：绪论、卫星定位、蜂窝通信网络定位、Wi-Fi定位、ZigBee网络定位、UWB定位技术、CSS定位。书中不但包括了对经典算法的描述、数学公式推导等，也提出了一些算法的改进，还给出了大量作者或研究生参与完成的实验操作与应用系统等。参与编写本书的人员有：梁久祯、林浩、薛猛、盛开元、郑栋、钱雪忠。其中梁久祯主要负责全书内容选材、统稿和第1～3章的编写，林浩负责第4章的编写，薛猛负责第5章的编写，盛开元负责第6章的编写，郑栋负责第7章的编写，钱雪忠负责全书的审稿。本书在编写过程中得到了*工程研究中心（物联网技术应用）实验平台的支持，江苏省优势学科（物联网工程与技术）研究平台的支持，物联网工程专业*“卓越工程师”培养计划示范单位的支持，在此对所有支持单位和个人表示感谢！还有电子工业出版社章海涛老师的勉励和支持，特别是周宏敏老师的编辑工作，在此对他们的辛勤工作表示感谢。本书为任课教师提供配套的教学资源（包含电子教案），需要者可登录华信教育资源网站（http://www.hxedu.com.cn），注册之后进行免费下载或发邮件到[email protected]咨询。编著者