《位置计算:无线网络定位与可定位性》关于无线定位的研究成果获得教育部自然科学奖一等奖,国家自然科学奖二等奖。本书荣获中国大学出版社图书奖优秀学术著作奖。本书作者团队获得ACM MobiCom 2014大会论文奖。
本书由中国工程院孙家广院士审稿并作序,为国家自然科学基金资助项目(编号61171067、61190110、61125202),国家高技术发展研究计划(863)资助项目(编号2011AA010100)和国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(编号2012CB316200)。
《位置计算:无线网络定位与可定位性》无线通信技术的高速发展使得以手机、平板电脑、笔记本电脑甚至小型无线传感器节点为代表的移动计算终端迅速普及,目前已chaoyue传统的台式计算机成为互联网主要的终端设备。移动终端随着使用者的移动或网络部署的变化而随时变换位置,其位置信息对于近些年来在移动计算领域大放异彩的位置服务具有重要意义。《位置计算:无线网络定位与可定位性》源自作者10年来在无线定位领域科研工作的总结,包含无线定位的基础知识、技术特点、解决方案以及前沿研究成果。《位置计算:无线网络定位与可定位性》按照物理测量、位置计算、数据处理这条主线来安排内容,着重讨论物理测量、单跳位置估计、基于测距的多跳定位、基于非测距的多跳定位、移动连续定位、误差控制、可定位性、室内定位和位置隐私等技术。《位置计算:无线网络定位与可定位性》面向所有对定位技术感兴趣的读者。特别地,《位置计算:无线网络定位与可定位性》可作为本领域科研人员的参考,研究生专业课程的教材,以及大学本科高年级学生的扩展阅读材料。
杨铮,清华大学计算机系工学学士,香港科技大学计算机系工学博士,现任清华大学软件学院副教授,可信网络与系统研究所助理所长,清华大学教育部信息系统安全重点实验室成员。研究方向为无线网络与移动计算,包括传感网、Mesh网络、RFID、室内定位、群智感知、移动数据挖掘等。发表论文60余篇,出版中、英文学术专著各1部。获得国家自然科学奖二等奖。入选北京市科技新星、国家青年拔尖人才计划(万人计划),获得国家优秀青年科学基金资助。担任INFOCOM (2013, 2014, 2015, 2016)、ICDCS (2012, 2013, 2016)、MobiHoc 2014等国际学术会议程序委员以及IEEE Transactions on Vehicular Technology (IEEE TVT)的编委。
吴陈沭,清华大学软件学院工学学士,清华大学计算机系工学博士。在ACM Mobi Com,IEEE INFOCOM等国际会议发表多篇论文。曾获研究生国家奖学金、清华大学研究生特等奖学金、斯伦贝谢奖学金、清华大学计算机系“学术新秀”称号等。2013年获清华大学“林枫辅导员奖”。
刘云浩,ACM Fellow,IEEE Fellow,清华大学长江学者特聘教授、博士生导师,清华大学软件学院院长,清华大学信息学院副院长。2008年因传感网创新应用被香港政府授予zui佳创新与研究特等奖。2010年获得教育部自然科学一等奖。2011年获得国家自然科学奖二等奖及国家杰出青年科学基金。2013年6月获得ACM主席奖(ACM Presidential Award),2014年获得ACM MobiCom大会weiyizui佳论文奖。担任国际期刊《IEEE Transactions oriParallel and Distributed Systems》副主编(Associate Editors-in-Chief)和《IEEE/ACM Transactions on Networking》编委。
第1章 无线定位概述
第2章 物理测量
2.1 距离测量
2.1.1 基于信号强度的测距模型
2.1.2 基于信号到达时间的测距模型(ToA)
2.1.3 基于信号到达时间差的测距模型
2.2 角度测量
2.3 区域测量
2.3.1 单参考点的目标区域估计
2.3.2 多参考点的目标区域估计
2.4 跳数测量
2.5 邻居测量
2.6 小结
第3章 单跳位置估计
3.1 基于距离的定位方法
3.2 基于到达时间差的定位方法
3.3 基于到达角度的定位方法
3.4 基于信号指纹的定位方法
3.4.1 离线测量方案
3.4.2 在线测量方案
3.5 小结
第4章 基于测距的多跳定位
4.1 计算组织方式
4.2 集中式定位算法
4. 2.1 多维标度(MDS)
4.2.2 半定规划(SDP)
4.3 分布式定位方法
4.3.1 基于锚节点的网络定位
4.3.2 坐标系拼接
4.4 小结
第5章 基于非测距的多跳定位
5.1 基于跳数的定位
5.2 各向异性网络中基于跳数算法的改进
5.2.1 各向异性网络中的基于PDM的定位
5.2.2 带洞网络中的染色路径
5.2.3 基于Delaunay复体的定位
5.3 基于相邻性的定位算法
5.3.1 PIT测试
5.3.2 垂直线相交
5.3.3 相对距离估计
5.4 小结
第6章 移动连续定位
6.1 概述
6.2 蒙特卡罗定位
6.2.1 粒子滤波器
6.2.2 序贯蒙特卡罗定位
6.3 凸近似定位
6.4 移动基线定位
6.5 小结
第7章 误差控制
7.1 测量误差
7.1.1 距离测量误差
7.1.2 含噪声测距结果的负面影响
7.2 误差特征
7.2.1 什么是CRLB
7.2.2 多跳定位的CRLB
7.2.3 单跳定位的CRLB
7.3 定位歧义性
……
第8章 可定位性
第9章 室内定位
第10章 位置隐私
序
随着信息技术向更广泛的互联互通和更全面的智能化方向发展,物理世界与数字世界无缝融合的需求越来越高,使得无线网络的规模不断增大,对网络自组织能力和移动特性的要求不断提高,如何在相应的计算环境中准确获取无线终端的位置信息成为至关重要而又非常困难的问题。
无线定位即利用无线信号确定物体的位置。无线定位涉及的应用非常广,大到定位飞机、轮船、导弹,小到定位手机、手表、传感器,从军事到民用,从工业到农业,从生产到生活。从计算机科学的角度来看,位置是最重要的上下文之一,是判断物体或者人所处的环境与情境的直接证据,是普适计算、移动计算、物联网以及其他基于位置服务的基础信息。
本书以无线定位中的物理测量、位置计算和误差分析这3个阶段为主线,全面讨论了无线定位的理论、分析、系统、实验和性能,涵盖了来自学术界和工业界的最新成果,有助于读者了解这个领域的基本知识和前沿进展。
本书的作者杨铮和刘云浩分别自2006年和2003年开始从事无线定位方面的研究工作,目前均在清华大学任教,另一位作者吴陈沭目前为清华大学博士研究生。近10年来,他们在无线网络和移动计算领域发表50余篇高质量的论文,其中多篇发表于相关领域的顶级期刊和会议,例如IEEE/ACM Transactions on Networking,IEEE Transactions on Mobile Computing,IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems,ACM Transactions on Sensor Networks,ACM MobiCom,IEEE INFOCOM,IEEE ICDCS等。他们关于无线定位的研究成果获得2010年教育部自然科学奖一等奖、2011年国家自然科学奖二等奖。
我鼓励他们将多年的工作成果和经验加以总结,出版这部学术著作,并愿意推荐给本领域的研究人员和研究生。希望以此促进学术交流,取得共同进步。
中国工程院院士2014年1月位置计算: 无线网络定位与可定位性前言前言
无线通信技术的高速发展使得以手机、平板电脑、笔记本电脑甚至小型无线传感器节点为代表的移动计算终端迅速普及,目前已超越传统的台式计算机成为互联网最主要的终端设备形态第30次中国互联网络发展状况统计报告. 中国互联网络信息中心(CNNIC),2012.。移动终端随着使用者的移动或网络系统的部署而随时变换位置,其位置信息对于无线通信技术本身以及近些年来在移动计算领域大放异彩的位置服务(Location�瞓ased Services)具有重要意义。因此,无线定位技术成为人们关心的兴趣点、工业界的应用重点以及学术界的研究热点。
本书作者撰写的Location,Localization,and Localizability一书由施普林格出版社(Springer)于2010年在纽约出版。一转眼几年过去了,随着无线通信技术与嵌入式技术的飞速发展,特别是以iPhone为代表的智能手机的流行,无线定位技术取得了长足的发展,许多新技术和新方法将无线定位提升到更广阔的应用舞台,于是我们有了将这个领域的最新研究与应用成果进行总结和整理,出版一本中文著作的想法。
本书的写作过程也是我们学习和重新学习的过程。许多精巧的设计、高效的算法、出众的性能和实用的系统让我们感叹这一领域的丰富成果以及更广阔的未探索区域。本书的部分内容来自同行公开发表的研究成果,部分来自我们科研团队的工作。定位技术所涉及的内容跨越多个学科,而我们的研究工作只限于其中几个方面,因此本书的写作参考了许多相关方面的著作、论文和技术报告,在此向这些文献的作者表示衷心的感谢。在本书中,我们尝试根据自己的理解去组织、描述和评价现有的工作,争取通过本书勾绘出无线定位技术的发展前沿。
本书按照物理测量、位置计算和数据处理这条主线来安排内容。具体来讲,本书第2章讨论物理测量的方法,包括测量无线信号的传播距离、到达角度、覆盖区域和网络邻近关系等。物理测量是定位的基础,定位的精度受限于物理测量的精度。第3章分析在物理测量基础上的单跳位置计算方法,无论是无线自组网定位还是无线室内定位都以单跳位置计算为核心。第4章和第5章分别介绍网络定位中基于测距的和基于非测距的多跳定位方法。第6章描述利用移动信息的特殊定位方法,网络终端的移动性既为定位带来了难度,也带来了更强的位置时空关联性。第7章讨论当物理测量出现误差或者异常的时候,如何在数据层面保证定位的精度。解决方案包括降低异常数据的权重或者直接剔除异常数据,在没有真实数据的情况下,实现这个解决方案并不容易。在第8章中,我们关注的重点转变为判断物理测量所获得的观测信息是否充分,以保证可以计算出目标的位置。对于单跳定位的系统,其可定位性判断相对直观;当应用场景从单跳定位升级为网络定位后,可定位性的判定变得更加复杂。第9章讨论相对成熟但发展依然迅速的无线室内定位技术,相对于以GPS及类似系统占主导地位的室外定位技术,室内定位技术从思想到方法再到系统都是百花齐放的。在第10章中描述定位技术带来的“隐患”,提高定位服务质量与保护用户位置隐私似乎总是一对矛盾。以GPS为代表的卫星定位技术以及机器人定位导航技术在本书中没有涉及。
本书面向所有对定位技术感兴趣的读者。特别地,本书可以作为本领域科研人员的参考,研究生专业课程的教材,以及大学本科高年级学生的扩展阅读材料。本书前3章讲述了无线定位基础知识,对传感网定位感兴趣的读者可以重点阅读第4~8章,对室内定位感兴趣的读者可以重点阅读第9章和第10章。本书整体上是通俗易懂的,我们尽量保持这样一种风格,但从本书所涉及的内容的严谨性角度考虑,部分章节需要读者掌握基本的优化方法、数值计算方法,以及图论的相关知识。
对于本书的完成,我们首先要感谢清华大学孙家广院士、王建民教授、顾明教授,香港科技大学倪明选教授、陈雷教授,美国伊利诺伊理工学院李向阳教授,以及很多国内外的同事和同行,他们是李默、韩劲松、何源、刘克彬、王继良、毛续飞、赵弋洋、杨磊、惠维、王小平、陈涛、简丽荣等。在本书的写作过程中,我们还得到清华大学和香港科技大学的多位研究生的帮助,他们包括刘峻良、周子慕、上官龙飞、孙伟、张幸林、徐涵、魏红亮、熊曦、林琼政、段春晖等。本书的完成得到了国家自然科学基金项目(编号61171067、61190110、61125202)、国家高技术发展研究计划(863)项目(编号2011AA010100)和国家重点基础研究发展计划(973)项目(编号2012CB316200)的资助。清华大学出版社的张民老师对本书的出版给予了大力支持。在此一并表示感谢。
人生是一个不断学习的过程,这本书可以作为我们科研工作的阶段总结。
作者2014年于清华园
作为一名对技术发展趋势有着敏锐洞察力的读者,我对于“可定位性”这个词组在书名中的出现感到尤为兴奋。这不仅仅是对现有技术的描述,更暗示着一种前瞻性的思考。我猜想,书中可能会深入探讨如何设计和部署更易于定位的无线网络环境,而不是仅仅依赖于事后对现有网络的分析。这可能涉及到网络规划、天线布局、信道管理等方面,以及如何在网络设计之初就融入定位的需求。我非常期待看到作者能够提供一套系统的、可操作的指南,帮助工程师和开发者在设计无线系统时,就考虑并优化其可定位性。例如,如何通过引入辅助信号源、优化测量点分布,或者利用一些新兴的定位技术(如UWB、Li-Fi)来克服传统技术的局限性。此外,书中对于“可定位性”的度量和评估方法,是否会有清晰的定义和讨论?例如,如何量化一个区域的可定位性,如何评估不同部署方案下的可定位性指标?这些都是非常具有实际意义的问题。我希望这本书能为我提供一套全新的视角,让我从“如何定位”转向“如何让它更容易被定位”,从而在无线网络设计和应用领域实现更优化的解决方案。
评分这本书的书名给我一种非常务实的感觉,让我联想到许多在实际应用中会遇到的挑战。无线网络定位,虽然听起来很酷,但在实际部署中往往会遇到各种各样的问题。我猜测书中可能会花费大量篇幅来讨论这些现实世界的挑战,以及相应的解决方案。比如,在复杂的室内环境中,信号衰减严重,存在大量遮挡物,这会给定位带来巨大的误差。书中是否会介绍如何利用机器学习和人工智能技术,通过学习大量的定位数据,来克服这些环境的不确定性?我期待看到一些关于数据预处理、特征提取、模型训练和评估的详细介绍,以及这些技术在实际定位系统中的应用案例。另外,隐私和安全也是无线网络定位中不可忽视的重要问题。用户的位置信息往往是敏感的,如何确保这些信息的安全,防止滥用,书中是否会有相关的讨论和技术建议?我也想了解,在实际的商业应用中,有哪些成功的案例,以及这些案例是如何解决技术和部署上的难题的。希望这本书能够不仅仅是理论的堆砌,更能提供一些实用的经验和解决问题的思路,帮助我应对实际工作中可能遇到的各种复杂情况。
评分从书名上看,《位置计算:无线网络定位与可定位性》似乎是一本非常系统和全面的书籍,它将“计算”一词置于首位,让我觉得它不仅仅停留在理论层面,而是会深入到算法的细节和实现。我特别好奇作者在“计算”这个环节会是如何展开的。是不是会从最基础的数学模型开始,逐步推导出各种定位算法的数学公式?例如,对于基于信号强度的定位,书中是否会详细讲解如何建立信号传播模型,以及如何通过最小二乘法等方法进行位置估计?对于更复杂的算法,例如卡尔曼滤波、粒子滤波等,书中是否会提供其原理推导、状态转移方程和观测模型,并结合实例说明它们在动态定位场景下的应用?我希望作者能够在这方面做到详尽的阐述,让读者能够深刻理解算法背后的数学原理,而不仅仅是停留在“知道有这个算法”的层面。此外,书中对于计算效率和实时性的讨论,是否也会有提及?在实际应用中,定位计算的耗时和资源消耗是需要重点考虑的因素,希望书中能够提供一些优化计算性能的策略或方法。
评分当我看到“无线网络定位与可定位性”这个组合时,我立刻想到这本书可能不仅仅是在教我如何“找到”一个设备,更是在探讨如何“设计”一个能够被更好地找到的环境。这似乎是一种从“问题解决”到“问题预防”的思维转变。我推测,书中可能会有一部分专门讲解如何从源头上提升无线网络的“可定位性”。这可能涉及到对现有无线通信标准(如Wi-Fi、5G)的深入分析,以及如何在这些标准的基础上进行优化,使其更适合于高精度的定位需求。例如,是否会讨论如何在信道设计、帧结构、信号编码等方面做出改进,以提供更丰富的定位信息?或者,是否会介绍一些专门用于定位的辅助信号,或者如何利用现有的通信信号进行更有效的定位测量?此外,我非常好奇书中对于“可定位性”的定义和衡量标准。是否会提出一些量化的指标,例如定位误差概率、可用性、覆盖率等?以及如何根据这些指标来评估和优化一个无线网络的“可定位性”?我希望这本书能够提供一种全新的视角,让我不仅仅是学习如何应用已有的定位技术,更能理解如何从根本上构建一个更智能、更易于定位的无线通信系统。
评分这本书的书名听起来相当专业,让我对其中可能涵盖的内容充满了好奇。首先,我非常期待能从中了解无线网络定位技术的具体原理。毕竟,在如今这个万物互联的时代,准确而高效的定位技术已经渗透到我们生活的方方面面,从智能手机的导航到物联网设备的追踪,再到室内精准定位的应用,都离不开它。我尤其想知道,书中是否会详细阐述三角测量法、指纹识别法、多点定位等经典算法的数学模型和实现细节。更进一步,对于各种不同的无线技术,例如Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网络,它们各自在定位过程中扮演着怎样的角色,又有何优劣之处,书中是否会有深入的剖析?我希望能看到作者能够将复杂的理论知识,通过清晰的图示和生动的例子,呈现在读者面前,使得即使是初学者也能有所收获。同时,书中对于定位精度的影响因素,例如信号衰减、多径效应、环境干扰等,是否会有系统的讨论,以及如何通过算法优化或硬件改进来提升定位精度,这些也是我非常关注的方面。总而言之,我希望这本书能为我构建起一个扎实的无线网络定位技术知识体系,并为我未来的学习和实践打下坚实的基础。
评分不错哦
评分当处于监听状态的连接收到一个SYN标志设置的TCP段时,一个新的连接被建立并且一个携带SYN与ACK标志的段被发送以响应收到的SYN段。连接进入SYN-RCVD状态并且等待发送的SYN段的应答。当应答到达,连接进入ESTABLISHED状态,并且accept指向的函数被调用(accept函数指针请参考图10所示的PCB结构图)。
评分,必须建立新的TCP PCB,并传递给打开初始监听TCP连接的应用程序。对于LwIP,这个过程是通过让应用程序注册一个回调函数来实现的,这个回调函数在新的连接建立时调用。
评分讲解很清楚,可以一看
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