无线通信系统中的定位技术与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[德] 史蒂芬·山德 等 著，郎为民，王大鹏，王逢东 等 译

图书标签:

• 无线通信
• 定位技术
• 无线定位
• 信号处理
• 移动通信
• 室内定位
• 室外定位
• 导航
• 物联网
• 5G/6G

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111520658

版次：1

商品编码：11880786

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 国际信息工程先进技术译丛

开本：16开

出版时间：2016-02-01

用纸：胶版纸

页数：238

编辑推荐

适读人群 ：移动无线通信工程师以及大专院校信息通信专业师生
　　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！

内容简介

　　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9章，第1章为绪论，主要介绍了几种典型的定位导航系统。第2章主要介绍了无线定位技术的原理。第3章主要介绍了定位参数测量和提取的过程。第4章主要介绍了四种典型的位置估计算法。第5章主要介绍了移动终端的位置跟踪方法。第6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7章主要介绍了几种高级定位算法。第8章主要介绍了几种典型通信系统中的无线定位算法。第9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

前言
译者序
原书前言
第1章绪论1
1.1地面定位系统3
1.1.1DECCA4
1.1.2LORAN4
1.1.3OMEGA5
1.2卫星定位系统6
1.2.1GPS8
1.2.2格洛纳斯10
1.2.3伽利略11
1.3GNSS增强系统13
1.3.1差分全球导航卫星系统（DGNSS）14
1.3.2广域增强系统（WAAS）15
1.3.3欧洲同步卫星导航覆盖服务（EGNOS）16
1.3.4多功能卫星增强系统（MSAS）17
1.3.5GPS辅助型静地轨道增强导航（GAGAN）17
1.4关键环境17
第2章定位原理21
2.1传播时间22
2.1.1到达时间（TOA）22
2.1.2到达时间差（TDOA）25
2.1.3往返到达时间（RTTOA）27
2.1.4圆形定位与双曲线定位对比29
2.2到达角（AOA）30
2.2.1二维30
2.2.2三维31
2.2.3上行链路中的到达角32
2.2.4非视距传播问题32
2.3指纹33
2.3.1蜂窝小区标识34
2.3.2接收信号强度（RSS）35
2.3.3功率时延谱（PDP）35
第3章测量和参数提取38
3.1参数估计38
3.1.1估计问题38
3.1.2克拉美罗下限（CRLB）40
3.2传播时间43
3.2.1时间估计的克拉美罗下限43
3.2.2高斯白噪声中的定时估计48
3.3到达角（AOA）55
3.3.1均匀线阵天线55
3.3.2加性高斯白噪声中的AOA估计58
3.3.3AOA估计中的克拉美罗下限60
第4章位置估计64
4.1三角测量法64
4.1.1理想情况下的三角测量法64
4.1.2误差测量下的三角测量法73
4.2三边测量法77
4.2.1理想测量下的三边测量法77
4.2.2误差测量下的三边测量法78
4.3多点定位法82
4.3.1理想测量下的多点定位法83
4.3.2误差测量下的多点定位法84
4.4指纹定位法86
4.5性能边界及评估标准87
4.5.1方均根误差87
4.5.2累积分布函数88
4.5.3圆概率误差88
4.5.4定位克拉美罗下限88
4.5.5精度因子89
4.5.6复杂度92
第5章位置跟踪93
5.1卡尔曼滤波95
5.2扩展卡尔曼滤波98
5.3粒子滤波101
5.4其他的扩展算法106
5.4.1网格算法106
5.4.2二阶扩展卡尔曼滤波算法107
5.4.3无迹卡尔曼滤波107
5.4.4高斯混合滤波算法107
5.4.5Rao�睟lackwell算法108
5.4.6地图匹配算法108
第6章场景与模型109
6.1场景109
6.1.1乡村环境110
6.1.2城市环境111
6.1.3室外向室内渡越115
6.1.4室内环境115
6.2信道特征116
6.2.1信道测量116
6.2.2射线跟踪116
6.3信道模型118
6.4移动模型118
第7章高级定位算法122
7.1混合数据融合122
7.1.1混合数据融合概述122
7.1.2多源衍生算法扩展122
7.1.3仿真结果124
7.2协作定位126
7.2.1协作定位概述126
7.2.2集中式协作定位实例127
7.2.3仿真结果130
7.3多径与非视距效应缓解131
第8章系统133
8.1GSM133
8.1.1系统参数134
8.1.2测量参数137
8.1.3TA137
8.1.4增强型观测时间差（EOTD）138
8.1.5上行链路到达时间（UTOA）140
8.1.6AGNSS140
8.1.7克拉美罗下限141
8.2UMTS144
8.2.1系统参量144
8.2.2测量项146
8.2.3Cell�睮D与增强型Cell�睮D148
8.2.4OTDOA149
8.2.5UMTS与GSM比较150
8.2.6克拉美罗下限151
8.33GPP�睱TE152
8.3.1系统参数154
8.3.2测量项157
8.3.3同步159
8.3.4克拉美罗下限160
8.3.5性能结果164
8.4其他广域及中程系统167
8.4.1WiMAX167
8.4.2WLAN168
8.5短距离系统171
8.5.1蓝牙171
8.5.2ZigBee173
8.5.3UWB174
8.5.4RFID与NFC178
8.6标准化179
第9章应用182
9.1宏分集182
9.1.1蜂窝分集182
9.1.2蜂窝OFDM中基于位置的同步188
9.1.3位置感知自适应通信系统193
9.2无线资源管理199
9.2.1基于位置的小区间干扰协调200
9.2.2位置辅助中继选择方案203
9.3移动性管理206
9.3.1Wi�睩i和LTE中位置辅助切换预测算法207
9.3.2场景208
9.3.3结果总结209
9.4紧急呼叫209
9.5基于位置服务211
9.5.1移动及位置感知广告211
9.5.2社交网络212
9.5.3导航与路线规划212
9.5.4手机游戏213
9.5.5其他突破性的应用213
9.5.6未来应用214
参考文献215
附录英文缩略语231

前言/序言

　　随着智能手机和平板电脑的出现，例如苹果的iPhone、iPad和谷歌的Android设备，基于位置的服务已经被用户广泛使用。目前，这些服务使用的位置信息主要是由智能设备内置的全球定位系统（Global Positioning System，GPS）接收器提供的。通常，智能设备中的GPS只有在晴朗无遮挡的天空视野下，才能很好地工作。除GPS之外，智能设备还可以支持很多其他的通信技术，例如GSM、UMTS、LTE、Wi�睩i、蓝牙和NFC。这些通信技术在基于位置服务方面对GPS的功能进行了补充，尤其是在城市和室内环境中。因此，诸如苹果或谷歌等很多公司，已经开始利用Wi�睩i热点和蜂窝基站的ID，提供一种快速（有时比较粗略）的首次定位。除此之外，监管机构，例如美国联邦通信委员会（FCC），也要求蜂窝通信网络运营商能够保证紧急呼叫及其中所需的测量位置的服务质量（参见1999年FCC文档）。因此，这种强烈的市场需求和监管法规极大地推动了当前和今后无线通信系统中的定位技术发展。
　　就个人而言，我们早在1997年就在德国航空航天中心（DLR）针对伽利略系统开展早期的信号设计方面的研究工作。2005年，我们开始关注基于无线通信进行定位，尤其是使用蜂窝通信技术进行定位，以补充GPS和未来的伽利略系统。由于我们的背景知识主要是信息、通信和信号处理方面的理论，所以我们不是很熟悉定位及其相应的信号处理方面具体的挑战和要求。例如通信工程师通常使用延时为0作为起点的延时线，对无线信道进行建模。他们不会考虑首次到达路径延时。该路径与发射机和接收机之间的距离成正比，对确定移动终端的位置非常重要。因此，本书反映了我们在使用无线通信进行定位上的学习过程，同时通过多个定位项目，也传递了我们的工作经验。
　　本书分为9章。通过第1章和第2章，读者可以快速了解并熟悉基于无线通信的定位。第1章，介绍了过去、现在和未来的卫星与地面无线定位系统，适用于卫星定位系统的应用环境。第2章，讨论了基本的定位原则。这些原则是当今各种无线系统定位的理论基础。
　　第3～5章，介绍了通信技术和信号处理方面的知识，以便读者可以更深入地理解基本的定位技术。第3章，介绍了无线通信系统中定位相关测量项的参数估计问题及相关公式。第4章，介绍了在假设移动终端不移动的情况下，使用测量值估计移动终端位置的算法。第5章，将第4章的静态定位过程扩展到移动终端动态位置跟踪的应用场景。
　　第6~9章讨论了一些更加高级的有关无线通信定位的主题。首先，第6章，详细讨论了卫星定位和无线通信系统定位工作的场景和环境。同时，还介绍了相应的无线信号传播模型和移动用户运动模型。其次，第7章，介绍了一些高级定位算法，例如卫星导航与无线通信定位混合数据融合、多移动终端协作定位以及多径与非视距效应缓解概念。随后，第8章，调查并统计了当前广泛部署和使用的以及今后将要部署和使用的基于各种无线通信系统的定位。最后，本书在第9章介绍了基于无线通信定位的各种应用。目录目录

《信号探测与信息解码：从隐蔽通信到高精度测量》 本书聚焦于信号在复杂环境中的探测、识别、分析以及信息提取的全过程，深入探讨了各类信号的产生机理、传播特性，并在此基础上阐述了如何从微弱、失真甚至被干扰的信号中精准定位信号源、解码隐藏信息，以及实现高精度的测量。本书既涵盖了基础的信号理论，也深入到前沿的算法与技术，旨在为相关领域的科研人员、工程师和技术爱好者提供一套系统性的理论框架和实践指导。 第一部分：信号的本质与感知 信号是信息传递的载体，其形态千差万别，从电磁波的振荡到声波的波动，再到各类传感器的输出。本部分将从信号的基本属性出发，剖析信号的产生源头、调制方式以及在不同介质中的传播规律。我们将深入理解周期信号与非周期信号的数学描述，如傅里叶级数和傅里叶变换在信号分析中的核心作用。同时，本书将着重介绍信号的频谱特性，分析信号带宽、中心频率等关键参数对信号传播和处理的影响。 在信号感知层面，本书将详细介绍各类信号探测器的工作原理，包括但不限于射频接收机、声学传感器、光学探测器等。我们将探讨这些探测器在不同工作频段、不同信号强度下的灵敏度、分辨率和动态范围等关键性能指标。此外，书中还会阐述环境对信号传播的复杂影响，如衰减、散射、多径效应、多普勒频移等，并分析这些效应如何扭曲原始信号，为后续的信息提取带来挑战。 第二部分：信号识别与分类 在海量的信号流中，准确地识别和分类目标信号是至关重要的第一步。本部分将围绕信号识别与分类的核心技术展开。我们将系统性地介绍基于统计特征的识别方法，例如信号的幅度分布、相位信息、功率谱密度等，以及如何利用这些统计量构建分类模型。 更进一步，本书将深入探讨基于模型驱动的信号识别技术。这包括对特定信号调制体制（如AM, FM, PSK, QAM等）的数学建模，以及如何通过匹配滤波、相关性分析等技术来匹配已知模型，从而识别目标信号。书中还将介绍机器学习和深度学习在信号识别中的强大应用。我们将详述如何利用卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等模型，从原始信号数据中自动提取高级特征，实现高精度的信号分类，即便在复杂噪声环境下也能展现出优异的性能。 第三部分：信号定位：从粗放到精密 信号源的定位是本书的重点内容之一。我们从最基础的定位原理讲起，包括利用信号到达时间差（TDOA）、到达角度（AOA）以及信号强度（RSSI）等信息进行定位。本书将详细推导和分析这些基本定位方法的数学模型，并探讨其在不同场景下的适用性和局限性。 为了应对真实世界中复杂的信号传播环境，本书将深入介绍更先进的定位技术。例如，多基地定位系统（Multi-Static Positioning Systems）如何通过多个发射源和接收源协同工作，克服单基地定位的不足。我们将详细阐述时差定位（TDOA）和角差定位（AOA）在多通道接收系统中的实现细节，以及如何处理系统误差和测量噪声。 此外，对于那些信号强度微弱、环境干扰严重的场景，本书将引入高级的定位算法。这包括基于卡尔曼滤波（Kalman Filter）和粒子滤波（Particle Filter）的动态信号源跟踪与定位，能够实时更新目标位置并预测其运动轨迹。书中还将探讨机器学习在定位中的应用，例如利用深度学习模型学习信号特征与位置之间的复杂映射关系，实现更鲁棒和精准的定位。特别地，对于近距离、高精度定位需求，本书将介绍超宽带（UWB）等技术在时域上的精细测量能力，以及如何在这些技术基础上实现厘米级甚至毫米级的定位精度。 第四部分：信息解码：拨开信号的迷雾 一旦信号被探测到并定位，如何从中提取有用的信息则成为关键。本部分将聚焦于信息解码的理论与实践。我们将从数字信号处理（DSP）的基础理论出发，介绍采样定理、量化误差、信道编码等概念，这些是理解信息解码的基础。 书中将深入探讨各类调制解调技术。从经典的幅度调制（AM）、频率调制（FM）到数字调制如相移键控（PSK）、正交幅度调制（QAM），我们将详细分析其原理、功率谱特性以及在不同信噪比条件下的误码率性能。对于噪声和失真严重的信号，本书将介绍先进的解码算法，例如维特比算法（Viterbi Algorithm）在最大似然解码中的应用，以及低密度奇偶校验码（LDPC）和极性码（Polar Code）等现代信道编码解码技术，它们在提升通信可靠性方面发挥着至关重要的作用。 本书还将关注信号中的隐藏信息。这可能涉及到隐写术（Steganography）中将秘密信息嵌入到看似无害的信号中，以及如何利用统计分析、信息论等工具来探测和提取这些隐藏信息。对于某些特定的通信协议，书中还将介绍协议解析的技巧，如何根据协议规范逐步解码信号中的控制信息和数据负载。 第五部分：高精度测量与应用 本部分将进一步拓展信号探测与信息解码的技术边界，聚焦于如何利用这些技术实现高精度的测量，并将其应用于各个领域。在精密测量方面，本书将介绍如何通过精细化信号处理来消除测量中的系统误差和随机误差，从而获得超高精度的测量结果。例如，在射频领域，如何通过多普勒效应的精确测量来判断物体速度；在光学领域，如何利用干涉原理和信号分析实现纳米级的位移测量。 本书还将深入探讨信号探测与信息解码在各类前沿应用中的实践。这包括： 智能交通系统： 如何利用雷达、激光雷达和通信信号来感知交通流量、识别障碍物、实现车辆自主导航和协同驾驶。 环境监测与遥感： 如何从卫星、无人机等平台获取的电磁信号、声学信号中提取地表形变、植被健康状况、大气成分等信息。 医疗健康： 如何利用生物电信号（如心电图、脑电图）的分析来诊断疾病，以及利用超声波、核磁共振等成像技术进行精准诊断。 工业自动化与智能制造： 如何通过传感器网络和信号处理实现设备状态的实时监测、故障预测以及生产过程的优化。 安全与安防： 如何利用信号探测技术来监测非法活动，如无线电侦测、声音监测等，以及如何通过信号分析来识别和追踪潜在威胁。 本书通过对信号探测、识别、定位与解码的系统性梳理，辅以丰富的理论推导和前沿技术介绍，旨在为读者构建一个全面而深入的信号处理知识体系。我们相信，通过掌握这些核心技术，读者将能够更好地理解和驾驭纷繁复杂的信号世界，并在各自的研究和工程实践中取得突破性的进展。

评分☆☆☆☆☆

我一直对无线通信中的定位技术非常感兴趣，尤其关注那些能够在大规模部署、低功耗、高精度要求下工作的解决方案。当我看到《无线通信系统中的定位技术与应用》这本书时，我以为终于找到了一个能够系统性解答我疑问的宝藏。我特别想了解的是，在复杂的室内环境中，如何克服信号衰减、多径效应等不利因素，实现厘米级甚至亚米级的定位精度。例如，书中如果能详细介绍差分GPS（DGPS）、实时动态GPS（RTK）在室内环境的改进应用，或者关于超宽带（UWB）技术在室内定位中的最新进展，比如其在仓库管理、资产追踪、甚至AR/VR交互中的具体实现方案，那我一定会非常满意。我期待书中能有详细的算法解析，包括三边测量法、到达时间差（TDOA）、到达角（AOA）等经典算法在现代无线系统下的优化改进，并附带一些具体的性能曲线和比较分析。然而，这本书的内容似乎更多地集中在对一些基本概念的罗列和介绍，对于如何应对实际应用中的挑战，如何进行系统的设计和优化，则显得力不从心。书中对一些高难度问题的解决方案，也只是轻描淡写，缺乏足够的理论支撑和实践指导。

评分☆☆☆☆☆

我是一名项目经理，负责评估和引入新的无线定位技术到我们的物流和供应链管理系统中。我最看重的是一本书能否提供清晰的商业应用案例分析、技术选型的决策依据，以及成本效益的评估。我希望这本书能够详细介绍不同定位技术（如RFID、UWB、蓝牙信标、GPS）在物流跟踪、仓储管理、资产调度等具体场景下的优势和劣势，并提供一些成功的企业案例，包含其技术部署、实施过程、以及带来的业务效益。同时，我也希望能看到关于如何根据不同的业务需求，选择最合适的定位技术、硬件设备和软件平台，以及如何进行ROI（投资回报率）分析的指导。这本书虽然提到了“应用”，但其内容显得相当学术化，缺乏对实际商业场景的深入洞察。书中列举的案例，往往是比较宏观的，缺乏具体的实施细节和量化指标。对于如何将定位技术与现有的IT系统进行集成，如何处理海量的定位数据，以及如何构建可持续的商业模式，书中都没有给出明确的指引。这种内容上的“脱节”，使得本书对于我这样的管理者来说，难以直接转化为可执行的商业决策。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对无线通信安全和隐私问题敏感的读者，我购买《无线通信系统中的定位技术与应用》这本书，是希望能深入了解在各种定位技术背后存在的潜在安全风险，以及相应的防护措施。我特别关注的是，如何防止定位信息被窃取、篡改或滥用，特别是在涉及个人隐私和敏感数据的场景下。例如，书中如果能详细分析不同定位技术（如GPS、Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网络定位）在遭受攻击时的脆弱性，并提出有效的加密、认证和隐私保护策略，那将非常有价值。我期望书中能够包含关于对抗性攻击（如GPS欺骗）、侧信道攻击等方面的深入探讨，并给出实用的防御方法。我也希望能看到对数据匿名化、差分隐私等在定位数据处理中的应用案例。然而，这本书的内容似乎完全避开了这些关键的安全和隐私议题。书中对定位技术的介绍，大多停留在其功能性层面，而没有触及到这项技术可能带来的负面影响，以及如何去规避这些风险。这种内容上的“盲点”，让我感到非常不安，也降低了我对这本书的整体评价。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样的硬件工程师来说，一本关于无线定位技术的书，最吸引我的地方在于其能否提供具体的硬件实现方案和相关的参考设计。我尤其关注如何在低功耗的嵌入式系统中实现高效的定位功能，以及如何通过优化天线设计、射频前端来提升定位精度和鲁棒性。例如，我非常希望书中能够详细介绍一些主流的定位芯片组，分析它们的性能特点、功耗表现以及开发接口，并提供一些实际的电路设计案例，包括如何选择合适的射频收发器、处理器以及传感器。同时，对于定位算法在硬件上的实现，我也希望能看到更深入的探讨，比如如何进行硬件加速，如何优化固件以适应不同的硬件平台。这本书虽然提到了“应用”，但我发现书中关于硬件层面的具体内容非常有限，更多的是对算法原理的理论描述，而缺乏将这些理论转化为实际产品的指导。书中对一些传感器融合的讨论也比较笼统，没有提供具体的硬件选型建议和集成方案。这种对硬件实现细节的缺失，使得本书对于我这类需要从零开始设计定位系统的工程师来说，价值大打折扣。

评分☆☆☆☆☆

这本《无线通信系统中的定位技术与应用》虽然封面和书名看起来挺有吸引力的，但实际翻开来，内容上的很多方面都让我感到有些遗憾，甚至可以说是失望。我本来满心期待地想深入了解在5G、Wi-Fi 6等日益复杂的无线环境中，那些更前沿、更贴近实际应用的新型定位技术，比如基于深度学习的室内定位，或者与物联网设备深度融合的低功耗广域网（LPWAN）定位技术。我希望书中能够详细阐述这些技术的原理，分析它们的优缺点，并提供一些实际的案例研究，最好能包含一些关键的技术参数和性能评估指标。然而，读了几章后，我发现书中对这些前沿内容的探讨显得过于肤浅，很多地方只是泛泛而谈，缺乏深入的分析和详细的实验数据支持。例如，在讲到Wi-Fi指纹定位时，书中提到的方法似乎还是停留在几年前的水平，对于当前主流的基于AI的指纹识别和机器学习优化算法几乎没有提及。同样，对于NB-IoT、LoRa等LPWAN技术的定位能力，也只是简单地罗列了一下，没有深入探讨其在不同场景下的精度、功耗以及成本效益的权衡。这种内容上的不足，使得本书在追求技术深度和前沿性的读者眼中，显得不够“硬核”，无法真正解决他们在实际工作中遇到的技术难题。

评分☆☆☆☆☆

专业书，买买买，支持一下作者

评分☆☆☆☆☆

good!!!!!!

评分☆☆☆☆☆

好厚一本书，跟同学一起买的，纸张质量还过得去吧。

评分☆☆☆☆☆

书还可以，就是价格比较高啊

评分☆☆☆☆☆

部门统一采购，集中学习，非常有效。

评分☆☆☆☆☆

内容涵盖无线定位领域的前沿发展成果

评分☆☆☆☆☆

专业书，买买买，支持一下作者

评分☆☆☆☆☆

还不错。。。。。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

学术感强，适合专业学生扩展阅读，应用层面内容不太接地气