无线通信系统中的定位技术与应用 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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史蒂芬·山德 等 著

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• 机械工业出版社
• 通信工程

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111520658

商品编码：29477262579

包装：平装

出版时间：2016-02-01

基本信息

书名：无线通信系统中的定位技术与应用

定价：79.00元

作者：史蒂芬·山德 等

出版社：机械工业出版社

出版日期：2016-02-01

ISBN：9787111520658

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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定位技术和位置服务已经广泛应用于各个方面，成为现在炙手可热的热点方向和领域！本书由业内一线的技术前沿专家编写，内容涵盖无线定位领域的前沿发展成果，重点关注城市和市内环境下的定位导航技术；并研究探讨了基于无线定位技术的性能，以及相关问题的关键解决方案，是不可多得的研发知道！

内容提要

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本书从无线定位技术的原理入手，系统地介绍了无线定位技术的推导、算法、模型与应用，具有较强的参考性、专业性。全书内容共分为章，第章为绪论，主要介绍了几种典型的定位导航系统。第章主要介绍了无线定位技术的原理。第章主要介绍了定位参数测量和提取的过程。第章主要介绍了四种典型的位置估计算法。第章主要介绍了移动终端的位置跟踪方法。第章主要介绍了无线系统定位涉及的场景和估计仿真模型。第章主要介绍了几种高级定位算法。第章主要介绍了几种典型通信系统中的无线定位算法。第章主要介绍了各种基于无线定位技术的应用。本书材料丰富，体系科学完整，内容新颖翔实，知识系统全面，兼备系统性、实用性和指导性。
本书可作为电信运营商、技术投资商、服务提供规划者、设备开发工程师、物联网及互联网服务提供商、电信公司，以及无线服务提供商的技术参考书或培训教材，也可作为高等院校通信与信息系统专业的高校本科生、研究生教材。

目录

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前言
译者序
原书前言
第章绪论
1地面定位系统
1
1
1
1卫星定位系统
1
1格洛纳斯
1伽利略
1增强系统
1差分全球导航卫星系统（）
1广域增强系统（）
1欧洲同步卫星导航覆盖服务（）
1多功能卫星增强系统（）
1辅助型静地轨道增强导航（）
1关键环境
第章定位原理
2传播时间
2到达时间（）
2到达时间差（）
2往返到达时间（）
2圆形定位与双曲线定位对比
2到达角（）
2二维
2三维
2上行链路中的到达角
2非视距传播问题
2指纹
2蜂窝小区标识
2接收信号强度（）
2功率时延谱（）
第章测量和参数提取
3参数估计
3估计问题
3克拉美罗下限（）
3传播时间
3时间估计的克拉美罗下限
3高斯白噪声中的定时估计
3到达角（）
3均匀线阵天线
3加性高斯白噪声中的估计
3估计中的克拉美罗下限
第章位置估计
4三角测量法
4理想情况下的三角测量法
4误差测量下的三角测量法
4三边测量法
4理想测量下的三边测量法
4误差测量下的三边测量法
4多点定位法
4理想测量下的多点定位法
4误差测量下的多点定位法
4指纹定位法
4性能边界及评估标准
4方均根误差
4累积分布函数
4圆概率误差
4定位克拉美罗下限
4精度因子
4复杂度
第章位置跟踪
5卡尔曼滤波
5扩展卡尔曼滤波
5粒子滤波
5其他的扩展算法
5网格算法
5二阶扩展卡尔曼滤波算法
5无迹卡尔曼滤波
5高斯混合滤波算法
5算法
5地图匹配算法
第章场景与模型
6场景
6乡村环境
6城市环境
6室外向室内渡越
6室内环境
6信道特征
6信道测量
6射线跟踪
6信道模型
6移动模型
第章高级定位算法
7混合数据融合
7混合数据融合概述
7多源衍生算法扩展
7仿真结果
7协作定位
7协作定位概述
7集中式协作定位实例
7仿真结果
7多径与非视距效应缓解
第章系统
8
8系统参数
8测量参数
8
8增强型观测时间差（）
8上行链路到达时间（）
8
8克拉美罗下限
8
8系统参量
8测量项
8与增强型
8
8与比较
8克拉美罗下限
8
8系统参数
8测量项
8同步
8克拉美罗下限
8性能结果
8其他广域及中程系统
8
8
8短距离系统
8蓝牙
8
8
8与
8标准化
第章应用
9宏分集
9蜂窝分集
9蜂窝中基于位置的同步
9位置感知自适应通信系统

作者介绍

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文摘

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序言

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《空间感知：精准定位的奥秘与未来》 核心内容概述： 本书旨在深度剖析现代定位技术的核心原理、关键技术、发展趋势以及在各行各业中的广泛应用。我们将从基础的几何学原理出发，循序渐进地深入到高精度、多模态的定位技术，并重点关注这些技术如何赋能物联网、自动驾驶、智慧城市、虚拟现实等前沿领域，勾勒出未来空间感知能力的宏伟蓝图。 第一章：定位的基石——几何学与信号传播 1.1 空间认知的基础：几何学视角 我们首先回顾定位问题的数学本质。无论是二维平面还是三维空间，精确定位都离不开对距离、角度、位置关系的基本理解。本章将从点、线、面的几何关系出发，引入距离测量、三角测量、多边测量等基本概念。我们将解释为何理解物体在空间中的相对位置和绝对位置是定位的第一步。 1.1.1 距离测量：最原始的定位信息 探讨各种测量距离的方法，从简单的直尺测量到利用声波、光波的传播时间来计算距离。我们将引入“测距”（Ranging）的概念，以及其在早期定位系统中的关键作用。 1.1.2 三角测量与三边测量：构建定位坐标系 详细阐述三角测量（Triangulation）和三边测量（Trilateration）的原理。通过测量已知点之间的角度或距离，我们可以推算出未知点的坐标。我们将通过图示和实例，清晰地展示这两种方法的几何推导过程。 1.1.3 角度测量：方向信息的补充 除了距离，角度信息也是重要的定位依据。本章将介绍如何通过角度测量来辅助定位，例如使用陀螺仪、指南针等设备获取方向信息，并结合距离信息进行更精确的定位。 1.2 信号的舞蹈：传播媒介与误差来源 定位技术往往依赖于信号的传播，而信号在传播过程中会受到多种因素的影响，这些影响直接关系到定位的精度。 1.2.1 电磁波、声波与其他载波 我们将介绍不同类型的信号载波，如无线电波（Wi-Fi、蓝牙、GPS信号）、声波（超声波）、光波（激光雷达）等，并分析它们各自的传播特性、优缺点以及适用场景。 1.2.2 信号衰减与多径效应 深入探讨信号在空间中传播时遇到的两大挑战：信号衰减（Signal Attenuation）和多径效应（Multipath Effect）。我们将解释为何距离越远信号越弱，以及信号在遇到障碍物后反射、折射所带来的定位误差。 1.2.3 环境干扰与噪声 分析各种可能存在的环境干扰，如其他无线信号的同频干扰、金属物体的反射、人体遮挡等，以及这些因素如何引入随机误差（Noise），影响定位的可靠性。 1.2.4 定位误差的量化与分析 引入定位误差的常见度量方式，如均方根误差（RMSE）、最大误差等，并初步探讨如何对定位误差进行建模和分析，为后续的误差补偿技术打下基础。 第二章：经典定位体系——从地面到天上 2.1 全球导航卫星系统（GNSS）：天基定位的基石 本章将聚焦于目前最广泛应用的全球导航卫星系统，如GPS、GLONASS、Galileo、北斗等。我们将深入剖析其工作原理，包括卫星信号的发射、接收机的捕获、伪距测量、三边测量原理在星基定位中的应用。 2.1.1 GNSS的工作原理：卫星信号的解码 详细介绍GNSS卫星星座的构成、卫星轨道、信号编码（伪随机噪声码）、时间同步等核心要素。 2.1.2 伪距测量与差分技术 解释伪距（Pseudorange）的概念及其测量过程。重点介绍差分GNSS（DGNSS）技术，包括差分GPS（DGPS）、实时动态GPS（RTK-GPS）等，以及它们如何通过地面基站的差分修正信号，极大地提高定位精度。 2.1.3 影响GNSS精度的因素与误差抑制 深入分析影响GNSS精度的关键因素，如大气延迟（电离层和对流层延迟）、卫星轨道误差、接收机钟差、多径效应、信号遮挡等。我们将探讨各种抑制和补偿这些误差的方法，如精密单点定位（PPP）技术。 2.2 地面无线电导航系统：历史的回顾与演进 虽然GNSS占据主导地位，但回顾历史上的地面无线电导航系统对于理解定位技术的发展脉络至关重要。 2.2.1 LORAN与VHF Omnidirectional Range (VOR) 介绍曾经辉煌的导航系统LORAN（长距离导航）和VOR（甚高频全向信标），分析其工作原理、应用领域以及为何逐渐被GNSS取代。 2.2.2 无线电测向技术 探讨无线电测向技术在定位中的应用，例如通过测量信号到达方向来确定目标位置。 第三章：室内与近场定位技术：弥合GNSS的空白 3.1 无线局域网（WLAN）定位：Wi-Fi指纹的妙用 Wi-Fi作为无处不在的网络，为室内定位提供了极大的便利。本章将详细介绍基于Wi-Fi的定位方法。 3.1.1 基于信号强度（RSSI）的定位 详细阐述如何利用Wi-Fi接入点（AP）的信号强度（RSSI）进行定位。我们将介绍指纹定位（Fingerprinting）技术，包括离线数据库的构建和在线定位的匹配过程。 3.1.2 基于到达时间（ToA）与到达时间差（TDoA）的定位 介绍基于时间测量（ToA, TDoA）的Wi-Fi定位方法，以及其在需要更高精度场景下的应用。 3.1.3 Wi-Fi RTT（Round-Trip Time）定位 深入讲解Wi-Fi RTT技术，利用双向信号往返时间测量，实现比RSSI更精确的距离估计，进而实现高精度室内定位。 3.2 蓝牙（Bluetooth）与低功耗蓝牙（BLE）定位 低功耗蓝牙以其低功耗、易部署的特点，在室内定位市场占据重要地位。 3.2.1 BLE Beacon信标定位 重点介绍BLE Beacon的工作原理，以及如何利用Beacon广播的信号强度（RSSI）或UUID信息进行室内定位。 3.2.2 Angle of Arrival (AoA) / Angle of Departure (AoD) 定位 探讨BLE 5.1及以上版本引入的AoA/AoD技术，如何通过多天线阵列来测量信号的角度信息，实现比RSSI更精确的定位。 3.3 超宽带（UWB）技术：厘米级定位的利器 UWB以其极宽的带宽，能够实现极高的定位精度，成为室内高精度定位的佼佼者。 3.3.1 UWB工作原理与优势 详细解释UWB技术的核心原理，包括纳秒级脉冲信号、高时间分辨率、低功耗以及抗多径干扰能力。 3.3.2 UWB定位算法：TWR, TDoA, PDoA 深入讲解基于UWB的定位算法，如双向测距（Two-Way Ranging, TWR）、到达时间差（Time Difference of Arrival, TDoA）、到达相位差（Phase Difference of Arrival, PDoA）等，以及它们在不同场景下的应用。 3.4 其他室内定位技术 3.4.1 RFID（射频识别）定位 介绍RFID技术在近场识别与定位中的应用，包括无源和有源RFID的区别。 3.4.2 声波与超声波定位 分析声波和超声波在特定环境下的定位优势，如穿透性、成本低廉等。 3.4.3 地磁定位 探讨利用室内地磁场的空间变化进行定位的方法，及其在手机等设备上的应用。 第四章：融合定位与多传感器集成：打破单一技术的局限 4.1 融合定位的必要性 任何单一定位技术都存在其局限性。例如，GNSS在室内失效，Wi-Fi精度不足，UWB部署成本高等。融合定位旨在结合多种技术的优势，实现更鲁棒、更精确的定位。 4.2 传感器数据融合的理论基础 4.2.1 卡尔曼滤波（Kalman Filter）及其变种 详细介绍卡尔曼滤波（KF）、扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）等状态估计算法，它们如何有效地融合来自不同传感器的数据，预测和更新目标状态。 4.2.2 粒子滤波（Particle Filter） 介绍粒子滤波，一种用于处理非线性、非高斯状态估计算法的强大工具，在复杂动态环境下的定位应用。 4.2.3 贝叶斯滤波与概率图模型 从概率论的角度，探讨贝叶斯滤波的原理，以及如何利用图模型（如因子图）来表示和求解多传感器融合问题。 4.3 常见的传感器融合策略 4.3.1 GNSS与IMU（惯性测量单元）融合 重点分析GNSS与IMU的融合，IMU提供高频的姿态和加速度信息，GNSS提供低频的绝对位置信息，两者结合可以实现连续、精确的导航。 4.3.2 WLAN/BLE与IMU/摄像头融合 探讨室内定位技术与IMU、摄像头数据的融合，例如利用视觉里程计（Visual Odometry）和Wi-Fi指纹进行室内定位。 4.3.3 多模态定位系统的设计考量 从系统设计的角度，分析如何选择合适的传感器组合，设计高效的数据融合算法，以及如何处理传感器之间的时空对齐问题。 第五章：定位技术的演进与前沿探索 5.1 基于机器学习的定位技术 人工智能的飞速发展为定位技术带来了新的突破。 5.1.1 深度学习在定位中的应用 介绍如何利用卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等深度学习模型，从原始传感器数据中提取特征，进行定位，特别是在处理复杂的室内环境和信号模式识别方面。 5.1.2 强化学习在路径规划与定位结合中的应用 探讨强化学习如何与定位技术结合，实现智能路径规划和自主导航。 5.2 新兴定位技术展望 5.2.1 量子定位 初步探讨量子技术在提升定位精度和安全性方面的潜力，尽管仍处于早期研究阶段。 5.2.2 5G/6G定位能力 分析下一代通信技术（5G/6G）如何通过增强的信号特性（如高频段、波束赋形）和新的定位标准（如NR定位），实现室内外一体化的超高精度定位。 5.2.3 基于边缘计算的实时定位 探讨将部分定位计算任务迁移到边缘设备，以降低延迟、提高实时性的优势。 5.3 定位与隐私保护 随着定位技术越来越普及，用户隐私保护成为一个重要议题。 5.3.1 定位数据的敏感性分析 探讨定位数据所蕴含的个人敏感信息，以及潜在的隐私泄露风险。 5.3.2 隐私保护的策略与技术 介绍差分隐私、加密技术、匿名化处理等在定位系统中的应用，以平衡定位服务与用户隐私。 第六章：定位技术的应用场景：赋能万物互联 6.1 自动驾驶与智能交通 高精度定位是自动驾驶的核心支撑。 6.1.1 车辆的精确定位与导航 分析GNSS、IMU、激光雷达（LiDAR）、视觉传感器融合在自动驾驶中的作用。 6.1.2 车联网（V2X）通信中的定位服务 探讨定位技术在车与车（V2V）、车与基础设施（V2I）通信中的应用，提升交通安全与效率。 6.2 物联网（IoT）与智慧城市 定位技术是连接物理世界与数字世界的关键。 6.2.1 资产追踪与管理 在仓储、物流、工业生产等领域，利用各种定位技术实现对资产的实时监控和管理。 6.2.2 智慧安防与应急响应 在城市管理、公共安全领域，利用定位技术实现人员、车辆的追踪，优化应急响应机制。 6.2.3 智慧能源与环境监测 在电力、水务、环境监测等领域，通过定位技术实现设备的精确定位与远程管理。 6.3 室内导航与商业应用 6.3.1 大型商场、展馆的室内导览 利用Wi-Fi、BLE、UWB等技术，为用户提供精准的室内导航服务。 6.3.2 零售行业的精准营销 基于用户位置信息，推送个性化的商品推荐和促销信息。 6.3.3 工业厂房的精细化管理 实现工人、设备、物料在厂房内的精确定位，优化生产流程。 6.4 增强现实（AR）与虚拟现实（VR） 精准的头部和身体追踪是AR/VR沉浸式体验的基础。 6.4.1 AR/VR中的空间感知与交互 分析Inside-Out追踪、Outside-In追踪等技术如何实现用户在虚拟或增强现实环境中的定位与追踪。 6.5 个人定位与健康监测 6.5.1 运动健康追踪 利用GNSS、IMU等技术，记录运动轨迹、步数、卡路里消耗等。 6.5.2 老年人与儿童的监护与安全 通过定位设备，实现对特定人群的安全监控和紧急求助。 结论： 本书全面、深入地展现了定位技术从基础理论到前沿应用的完整图景。我们不仅解析了各种主流定位技术的原理和实现方式，更强调了传感器融合和人工智能在提升定位能力方面的关键作用。未来，随着5G/6G、物联网、人工智能等技术的进一步发展，定位技术将继续渗透到我们生活的方方面面，构建一个更加智能、互联、感知力更强的世界。掌握定位技术的精髓，即是掌握未来空间信息时代的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

评价四 《量子计算：原理、算法与应用前沿》这本书，让我彻底颠覆了对计算能力的认知。作者从量子力学的基本概念出发，循序渐进地解释了量子比特、叠加态、纠缠等核心原理，并且用非常生动的方式，比如“同时处于多种状态的硬币”来比喻量子比特的特性。随后，书中对Shor算法、Grover算法等经典的量子算法进行了详细介绍，并解释了它们在破解加密、搜索数据库等方面的潜力。最让我感到惊叹的是，作者还探讨了量子计算在材料科学、药物研发、金融建模等领域的应用前景，这些都远超了我目前的想象。虽然量子计算本身就是一个非常抽象的领域，书中涉及的数学推导和理论模型对于非专业读者来说可能存在一定的门槛，但作者的讲解清晰易懂，并且辅以丰富的插图和类比，使得理解起来并非遥不可及。这本书无疑为我想了解下一代计算技术打开了一扇大门。

评分☆☆☆☆☆

评价五 《大数据时代的商业洞察与数据驱动决策》这本书，简直是为当今信息爆炸时代的企业管理者和数据分析师量身打造的指南。作者以一种战略性的眼光，阐述了大数据不仅仅是海量的数据，更重要的是如何从中挖掘有价值的洞察，并将其转化为实际的商业决策。书中详细介绍了数据采集、清洗、处理、分析以及可视化等一系列流程，并且强调了不同的分析方法和工具在解决实际商业问题中的应用。我尤其喜欢的是，本书大量列举了不同行业，如零售、电商、金融、医疗等，如何利用大数据进行客户画像、精准营销、风险控制、产品优化等方面的案例，这些案例都非常贴近实际业务，具有很强的借鉴意义。此外，书中还探讨了数据隐私、数据安全以及伦理道德等重要议题，这使得本书在技术和实践之外，也具备了深刻的社会意义。对于任何一个希望在数据时代保持竞争力的企业来说，这本书都是一份不可或缺的参考。

评分☆☆☆☆☆

评价三 我最近读了《5G通信技术的深度解析与未来展望》，这本书可以说是为我这样对通信技术有一定基础，但又想进一步了解5G前沿发展的读者量身定做的。作者不仅仅是简单地介绍5G的标准和技术，而是从更宏观的视角，深入探讨了5G在网络架构、频谱利用、核心网演进等方面所面临的挑战和解决方案。书中对网络切片、边缘计算等关键技术进行了详尽的阐述，并且重点分析了这些技术如何支撑物联网、自动驾驶、VR/AR等创新应用的发展。我特别欣赏的是，作者在展望5G未来时，并没有停留在技术层面，而是结合了产业发展趋势，探讨了5G如何赋能智慧城市、工业互联网、远程医疗等领域，这让我对5G的价值有了更直观的认识。虽然书中的一些技术图解和公式需要仔细推敲，但其前瞻性和深度是毋庸置疑的。

评分☆☆☆☆☆

评价二 《区块链技术与金融创新：重塑信任机制》这本书，简直是打开了我对未来金融世界的一扇新窗户。作者在开篇就清晰地阐述了区块链的核心原理，即分布式账本、加密算法和共识机制，并用非常形象的比喻，比如“一本所有人都能看到但谁也无法篡改的账本”，来帮助读者理解其去中心化和不可篡改的特性。随后，本书详细探讨了区块链在支付结算、数字货币、智能合约、供应链金融等领域的具体应用，尤其是在跨境支付方面，区块链展现出了降低成本、提高效率的巨大优势。书中对DeFi（去中心化金融）的深入剖析，让我对数字资产的未来发展有了更深刻的认识，也对如何利用智能合约进行自动化交易和风险管理有了初步的了解。虽然部分技术细节稍显晦涩，但整体而言，作者的逻辑清晰，论证有力，为读者提供了一个全面而深入的视角来理解区块链如何重塑金融行业的信任基础。

评分☆☆☆☆☆

评价一 最近拜读了《人工智能在工业制造中的革命性变革》这本书，感觉受益匪浅。作者以一种非常接地气的方式，深入浅出地剖析了人工智能如何渗透到工业生产的各个环节，从智能设计、自动化生产线到质量检测和供应链优化，无不展现出AI强大的赋能作用。书中大量引用了实际案例，比如某汽车制造商如何利用AI技术预测设备故障，从而大大降低了停机时间，以及某电子元件厂如何通过AI视觉识别系统，将产品合格率提升了几个百分点。这些案例的分析细致入微，不仅说明了AI技术的应用潜力，更重要的是，它让读者看到了AI技术转化为实际生产力的具体路径。此外，本书还探讨了AI在人力资源管理、安全生产等方面的应用，拓宽了我们对AI在工业领域想象的边界。对于那些希望了解AI如何驱动传统制造业升级转型的读者来说，这本书绝对是一份不可多得的参考资料。