無綫通信係統中的定位技術與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[德] 史蒂芬·山德 等 著，郎為民，王大鵬，王逢東 等 譯

圖書標籤:

• 無綫通信
• 定位技術
• 無綫定位
• 信號處理
• 移動通信
• 室內定位
• 室外定位
• 導航
• 物聯網
• 5G/6G

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111520658

版次：1

商品編碼：11880786

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 國際信息工程先進技術譯叢

開本：16開

齣版時間：2016-02-01

用紙：膠版紙

頁數：238

編輯推薦

適讀人群 ：移動無綫通信工程師以及大專院校信息通信專業師生
　　定位技術和位置服務已經廣泛應用於各個方麵，成為現在炙手可熱的熱點方嚮和領域！本書由業內一綫的技術前沿專傢編寫，內容涵蓋無綫定位領域的前沿發展成果，重點關注城市和市內環境下的定位導航技術；並研究探討瞭基於無綫定位技術的性能，以及相關問題的關鍵解決方案，是不可多得的研發知道！

內容簡介

　　本書從無綫定位技術的原理入手，係統地介紹瞭無綫定位技術的推導、算法、模型與應用，具有較強的參考性、專業性。全書內容共分為9章，第1章為緒論，主要介紹瞭幾種典型的定位導航係統。第2章主要介紹瞭無綫定位技術的原理。第3章主要介紹瞭定位參數測量和提取的過程。第4章主要介紹瞭四種典型的位置估計算法。第5章主要介紹瞭移動終端的位置跟蹤方法。第6章主要介紹瞭無綫係統定位涉及的場景和估計仿真模型。第7章主要介紹瞭幾種高級定位算法。第8章主要介紹瞭幾種典型通信係統中的無綫定位算法。第9章主要介紹瞭各種基於無綫定位技術的應用。本書材料豐富，體係科學完整，內容新穎翔實，知識係統全麵，兼備係統性、實用性和指導性。
　　本書可作為電信運營商、技術投資商、服務提供規劃者、設備開發工程師、物聯網及互聯網服務提供商、電信公司，以及無綫服務提供商的技術參考書或培訓教材，也可作為高等院校通信與信息係統專業的高校本科生、研究生教材。

目錄

前言
譯者序
原書前言
第1章緒論1
1.1地麵定位係統3
1.1.1DECCA4
1.1.2LORAN4
1.1.3OMEGA5
1.2衛星定位係統6
1.2.1GPS8
1.2.2格洛納斯10
1.2.3伽利略11
1.3GNSS增強係統13
1.3.1差分全球導航衛星係統（DGNSS）14
1.3.2廣域增強係統（WAAS）15
1.3.3歐洲同步衛星導航覆蓋服務（EGNOS）16
1.3.4多功能衛星增強係統（MSAS）17
1.3.5GPS輔助型靜地軌道增強導航（GAGAN）17
1.4關鍵環境17
第2章定位原理21
2.1傳播時間22
2.1.1到達時間（TOA）22
2.1.2到達時間差（TDOA）25
2.1.3往返到達時間（RTTOA）27
2.1.4圓形定位與雙麯綫定位對比29
2.2到達角（AOA）30
2.2.1二維30
2.2.2三維31
2.2.3上行鏈路中的到達角32
2.2.4非視距傳播問題32
2.3指紋33
2.3.1蜂窩小區標識34
2.3.2接收信號強度（RSS）35
2.3.3功率時延譜（PDP）35
第3章測量和參數提取38
3.1參數估計38
3.1.1估計問題38
3.1.2剋拉美羅下限（CRLB）40
3.2傳播時間43
3.2.1時間估計的剋拉美羅下限43
3.2.2高斯白噪聲中的定時估計48
3.3到達角（AOA）55
3.3.1均勻綫陣天綫55
3.3.2加性高斯白噪聲中的AOA估計58
3.3.3AOA估計中的剋拉美羅下限60
第4章位置估計64
4.1三角測量法64
4.1.1理想情況下的三角測量法64
4.1.2誤差測量下的三角測量法73
4.2三邊測量法77
4.2.1理想測量下的三邊測量法77
4.2.2誤差測量下的三邊測量法78
4.3多點定位法82
4.3.1理想測量下的多點定位法83
4.3.2誤差測量下的多點定位法84
4.4指紋定位法86
4.5性能邊界及評估標準87
4.5.1方均根誤差87
4.5.2纍積分布函數88
4.5.3圓概率誤差88
4.5.4定位剋拉美羅下限88
4.5.5精度因子89
4.5.6復雜度92
第5章位置跟蹤93
5.1卡爾曼濾波95
5.2擴展卡爾曼濾波98
5.3粒子濾波101
5.4其他的擴展算法106
5.4.1網格算法106
5.4.2二階擴展卡爾曼濾波算法107
5.4.3無跡卡爾曼濾波107
5.4.4高斯混閤濾波算法107
5.4.5Rao�睟lackwell算法108
5.4.6地圖匹配算法108
第6章場景與模型109
6.1場景109
6.1.1鄉村環境110
6.1.2城市環境111
6.1.3室外嚮室內渡越115
6.1.4室內環境115
6.2信道特徵116
6.2.1信道測量116
6.2.2射綫跟蹤116
6.3信道模型118
6.4移動模型118
第7章高級定位算法122
7.1混閤數據融閤122
7.1.1混閤數據融閤概述122
7.1.2多源衍生算法擴展122
7.1.3仿真結果124
7.2協作定位126
7.2.1協作定位概述126
7.2.2集中式協作定位實例127
7.2.3仿真結果130
7.3多徑與非視距效應緩解131
第8章係統133
8.1GSM133
8.1.1係統參數134
8.1.2測量參數137
8.1.3TA137
8.1.4增強型觀測時間差（EOTD）138
8.1.5上行鏈路到達時間（UTOA）140
8.1.6AGNSS140
8.1.7剋拉美羅下限141
8.2UMTS144
8.2.1係統參量144
8.2.2測量項146
8.2.3Cell�睮D與增強型Cell�睮D148
8.2.4OTDOA149
8.2.5UMTS與GSM比較150
8.2.6剋拉美羅下限151
8.33GPP�睱TE152
8.3.1係統參數154
8.3.2測量項157
8.3.3同步159
8.3.4剋拉美羅下限160
8.3.5性能結果164
8.4其他廣域及中程係統167
8.4.1WiMAX167
8.4.2WLAN168
8.5短距離係統171
8.5.1藍牙171
8.5.2ZigBee173
8.5.3UWB174
8.5.4RFID與NFC178
8.6標準化179
第9章應用182
9.1宏分集182
9.1.1蜂窩分集182
9.1.2蜂窩OFDM中基於位置的同步188
9.1.3位置感知自適應通信係統193
9.2無綫資源管理199
9.2.1基於位置的小區間乾擾協調200
9.2.2位置輔助中繼選擇方案203
9.3移動性管理206
9.3.1Wi�睩i和LTE中位置輔助切換預測算法207
9.3.2場景208
9.3.3結果總結209
9.4緊急呼叫209
9.5基於位置服務211
9.5.1移動及位置感知廣告211
9.5.2社交網絡212
9.5.3導航與路綫規劃212
9.5.4手機遊戲213
9.5.5其他突破性的應用213
9.5.6未來應用214
參考文獻215
附錄英文縮略語231

前言/序言

　　隨著智能手機和平闆電腦的齣現，例如蘋果的iPhone、iPad和榖歌的Android設備，基於位置的服務已經被用戶廣泛使用。目前，這些服務使用的位置信息主要是由智能設備內置的全球定位係統（Global Positioning System，GPS）接收器提供的。通常，智能設備中的GPS隻有在晴朗無遮擋的天空視野下，纔能很好地工作。除GPS之外，智能設備還可以支持很多其他的通信技術，例如GSM、UMTS、LTE、Wi�睩i、藍牙和NFC。這些通信技術在基於位置服務方麵對GPS的功能進行瞭補充，尤其是在城市和室內環境中。因此，諸如蘋果或榖歌等很多公司，已經開始利用Wi�睩i熱點和蜂窩基站的ID，提供一種快速（有時比較粗略）的首次定位。除此之外，監管機構，例如美國聯邦通信委員會（FCC），也要求蜂窩通信網絡運營商能夠保證緊急呼叫及其中所需的測量位置的服務質量（參見1999年FCC文檔）。因此，這種強烈的市場需求和監管法規極大地推動瞭當前和今後無綫通信係統中的定位技術發展。
　　就個人而言，我們早在1997年就在德國航空航天中心（DLR）針對伽利略係統開展早期的信號設計方麵的研究工作。2005年，我們開始關注基於無綫通信進行定位，尤其是使用蜂窩通信技術進行定位，以補充GPS和未來的伽利略係統。由於我們的背景知識主要是信息、通信和信號處理方麵的理論，所以我們不是很熟悉定位及其相應的信號處理方麵具體的挑戰和要求。例如通信工程師通常使用延時為0作為起點的延時綫，對無綫信道進行建模。他們不會考慮首次到達路徑延時。該路徑與發射機和接收機之間的距離成正比，對確定移動終端的位置非常重要。因此，本書反映瞭我們在使用無綫通信進行定位上的學習過程，同時通過多個定位項目，也傳遞瞭我們的工作經驗。
　　本書分為9章。通過第1章和第2章，讀者可以快速瞭解並熟悉基於無綫通信的定位。第1章，介紹瞭過去、現在和未來的衛星與地麵無綫定位係統，適用於衛星定位係統的應用環境。第2章，討論瞭基本的定位原則。這些原則是當今各種無綫係統定位的理論基礎。
　　第3～5章，介紹瞭通信技術和信號處理方麵的知識，以便讀者可以更深入地理解基本的定位技術。第3章，介紹瞭無綫通信係統中定位相關測量項的參數估計問題及相關公式。第4章，介紹瞭在假設移動終端不移動的情況下，使用測量值估計移動終端位置的算法。第5章，將第4章的靜態定位過程擴展到移動終端動態位置跟蹤的應用場景。
　　第6~9章討論瞭一些更加高級的有關無綫通信定位的主題。首先，第6章，詳細討論瞭衛星定位和無綫通信係統定位工作的場景和環境。同時，還介紹瞭相應的無綫信號傳播模型和移動用戶運動模型。其次，第7章，介紹瞭一些高級定位算法，例如衛星導航與無綫通信定位混閤數據融閤、多移動終端協作定位以及多徑與非視距效應緩解概念。隨後，第8章，調查並統計瞭當前廣泛部署和使用的以及今後將要部署和使用的基於各種無綫通信係統的定位。最後，本書在第9章介紹瞭基於無綫通信定位的各種應用。目錄目錄

《信號探測與信息解碼：從隱蔽通信到高精度測量》 本書聚焦於信號在復雜環境中的探測、識彆、分析以及信息提取的全過程，深入探討瞭各類信號的産生機理、傳播特性，並在此基礎上闡述瞭如何從微弱、失真甚至被乾擾的信號中精準定位信號源、解碼隱藏信息，以及實現高精度的測量。本書既涵蓋瞭基礎的信號理論，也深入到前沿的算法與技術，旨在為相關領域的科研人員、工程師和技術愛好者提供一套係統性的理論框架和實踐指導。 第一部分：信號的本質與感知 信號是信息傳遞的載體，其形態韆差萬彆，從電磁波的振蕩到聲波的波動，再到各類傳感器的輸齣。本部分將從信號的基本屬性齣發，剖析信號的産生源頭、調製方式以及在不同介質中的傳播規律。我們將深入理解周期信號與非周期信號的數學描述，如傅裏葉級數和傅裏葉變換在信號分析中的核心作用。同時，本書將著重介紹信號的頻譜特性，分析信號帶寬、中心頻率等關鍵參數對信號傳播和處理的影響。 在信號感知層麵，本書將詳細介紹各類信號探測器的工作原理，包括但不限於射頻接收機、聲學傳感器、光學探測器等。我們將探討這些探測器在不同工作頻段、不同信號強度下的靈敏度、分辨率和動態範圍等關鍵性能指標。此外，書中還會闡述環境對信號傳播的復雜影響，如衰減、散射、多徑效應、多普勒頻移等，並分析這些效應如何扭麯原始信號，為後續的信息提取帶來挑戰。 第二部分：信號識彆與分類 在海量的信號流中，準確地識彆和分類目標信號是至關重要的第一步。本部分將圍繞信號識彆與分類的核心技術展開。我們將係統性地介紹基於統計特徵的識彆方法，例如信號的幅度分布、相位信息、功率譜密度等，以及如何利用這些統計量構建分類模型。 更進一步，本書將深入探討基於模型驅動的信號識彆技術。這包括對特定信號調製體製（如AM, FM, PSK, QAM等）的數學建模，以及如何通過匹配濾波、相關性分析等技術來匹配已知模型，從而識彆目標信號。書中還將介紹機器學習和深度學習在信號識彆中的強大應用。我們將詳述如何利用捲積神經網絡（CNN）、循環神經網絡（RNN）等模型，從原始信號數據中自動提取高級特徵，實現高精度的信號分類，即便在復雜噪聲環境下也能展現齣優異的性能。 第三部分：信號定位：從粗放到精密 信號源的定位是本書的重點內容之一。我們從最基礎的定位原理講起，包括利用信號到達時間差（TDOA）、到達角度（AOA）以及信號強度（RSSI）等信息進行定位。本書將詳細推導和分析這些基本定位方法的數學模型，並探討其在不同場景下的適用性和局限性。 為瞭應對真實世界中復雜的信號傳播環境，本書將深入介紹更先進的定位技術。例如，多基地定位係統（Multi-Static Positioning Systems）如何通過多個發射源和接收源協同工作，剋服單基地定位的不足。我們將詳細闡述時差定位（TDOA）和角差定位（AOA）在多通道接收係統中的實現細節，以及如何處理係統誤差和測量噪聲。 此外，對於那些信號強度微弱、環境乾擾嚴重的場景，本書將引入高級的定位算法。這包括基於卡爾曼濾波（Kalman Filter）和粒子濾波（Particle Filter）的動態信號源跟蹤與定位，能夠實時更新目標位置並預測其運動軌跡。書中還將探討機器學習在定位中的應用，例如利用深度學習模型學習信號特徵與位置之間的復雜映射關係，實現更魯棒和精準的定位。特彆地，對於近距離、高精度定位需求，本書將介紹超寬帶（UWB）等技術在時域上的精細測量能力，以及如何在這些技術基礎上實現厘米級甚至毫米級的定位精度。 第四部分：信息解碼：撥開信號的迷霧 一旦信號被探測到並定位，如何從中提取有用的信息則成為關鍵。本部分將聚焦於信息解碼的理論與實踐。我們將從數字信號處理（DSP）的基礎理論齣發，介紹采樣定理、量化誤差、信道編碼等概念，這些是理解信息解碼的基礎。 書中將深入探討各類調製解調技術。從經典的幅度調製（AM）、頻率調製（FM）到數字調製如相移鍵控（PSK）、正交幅度調製（QAM），我們將詳細分析其原理、功率譜特性以及在不同信噪比條件下的誤碼率性能。對於噪聲和失真嚴重的信號，本書將介紹先進的解碼算法，例如維特比算法（Viterbi Algorithm）在最大似然解碼中的應用，以及低密度奇偶校驗碼（LDPC）和極性碼（Polar Code）等現代信道編碼解碼技術，它們在提升通信可靠性方麵發揮著至關重要的作用。 本書還將關注信號中的隱藏信息。這可能涉及到隱寫術（Steganography）中將秘密信息嵌入到看似無害的信號中，以及如何利用統計分析、信息論等工具來探測和提取這些隱藏信息。對於某些特定的通信協議，書中還將介紹協議解析的技巧，如何根據協議規範逐步解碼信號中的控製信息和數據負載。 第五部分：高精度測量與應用 本部分將進一步拓展信號探測與信息解碼的技術邊界，聚焦於如何利用這些技術實現高精度的測量，並將其應用於各個領域。在精密測量方麵，本書將介紹如何通過精細化信號處理來消除測量中的係統誤差和隨機誤差，從而獲得超高精度的測量結果。例如，在射頻領域，如何通過多普勒效應的精確測量來判斷物體速度；在光學領域，如何利用乾涉原理和信號分析實現納米級的位移測量。 本書還將深入探討信號探測與信息解碼在各類前沿應用中的實踐。這包括： 智能交通係統： 如何利用雷達、激光雷達和通信信號來感知交通流量、識彆障礙物、實現車輛自主導航和協同駕駛。 環境監測與遙感： 如何從衛星、無人機等平颱獲取的電磁信號、聲學信號中提取地錶形變、植被健康狀況、大氣成分等信息。 醫療健康： 如何利用生物電信號（如心電圖、腦電圖）的分析來診斷疾病，以及利用超聲波、核磁共振等成像技術進行精準診斷。 工業自動化與智能製造： 如何通過傳感器網絡和信號處理實現設備狀態的實時監測、故障預測以及生産過程的優化。 安全與安防： 如何利用信號探測技術來監測非法活動，如無綫電偵測、聲音監測等，以及如何通過信號分析來識彆和追蹤潛在威脅。 本書通過對信號探測、識彆、定位與解碼的係統性梳理，輔以豐富的理論推導和前沿技術介紹，旨在為讀者構建一個全麵而深入的信號處理知識體係。我們相信，通過掌握這些核心技術，讀者將能夠更好地理解和駕馭紛繁復雜的信號世界，並在各自的研究和工程實踐中取得突破性的進展。

評分☆☆☆☆☆

我一直對無綫通信中的定位技術非常感興趣，尤其關注那些能夠在大規模部署、低功耗、高精度要求下工作的解決方案。當我看到《無綫通信係統中的定位技術與應用》這本書時，我以為終於找到瞭一個能夠係統性解答我疑問的寶藏。我特彆想瞭解的是，在復雜的室內環境中，如何剋服信號衰減、多徑效應等不利因素，實現厘米級甚至亞米級的定位精度。例如，書中如果能詳細介紹差分GPS（DGPS）、實時動態GPS（RTK）在室內環境的改進應用，或者關於超寬帶（UWB）技術在室內定位中的最新進展，比如其在倉庫管理、資産追蹤、甚至AR/VR交互中的具體實現方案，那我一定會非常滿意。我期待書中能有詳細的算法解析，包括三邊測量法、到達時間差（TDOA）、到達角（AOA）等經典算法在現代無綫係統下的優化改進，並附帶一些具體的性能麯綫和比較分析。然而，這本書的內容似乎更多地集中在對一些基本概念的羅列和介紹，對於如何應對實際應用中的挑戰，如何進行係統的設計和優化，則顯得力不從心。書中對一些高難度問題的解決方案，也隻是輕描淡寫，缺乏足夠的理論支撐和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣的硬件工程師來說，一本關於無綫定位技術的書，最吸引我的地方在於其能否提供具體的硬件實現方案和相關的參考設計。我尤其關注如何在低功耗的嵌入式係統中實現高效的定位功能，以及如何通過優化天綫設計、射頻前端來提升定位精度和魯棒性。例如，我非常希望書中能夠詳細介紹一些主流的定位芯片組，分析它們的性能特點、功耗錶現以及開發接口，並提供一些實際的電路設計案例，包括如何選擇閤適的射頻收發器、處理器以及傳感器。同時，對於定位算法在硬件上的實現，我也希望能看到更深入的探討，比如如何進行硬件加速，如何優化固件以適應不同的硬件平颱。這本書雖然提到瞭“應用”，但我發現書中關於硬件層麵的具體內容非常有限，更多的是對算法原理的理論描述，而缺乏將這些理論轉化為實際産品的指導。書中對一些傳感器融閤的討論也比較籠統，沒有提供具體的硬件選型建議和集成方案。這種對硬件實現細節的缺失，使得本書對於我這類需要從零開始設計定位係統的工程師來說，價值大打摺扣。

評分☆☆☆☆☆

這本《無綫通信係統中的定位技術與應用》雖然封麵和書名看起來挺有吸引力的，但實際翻開來，內容上的很多方麵都讓我感到有些遺憾，甚至可以說是失望。我本來滿心期待地想深入瞭解在5G、Wi-Fi 6等日益復雜的無綫環境中，那些更前沿、更貼近實際應用的新型定位技術，比如基於深度學習的室內定位，或者與物聯網設備深度融閤的低功耗廣域網（LPWAN）定位技術。我希望書中能夠詳細闡述這些技術的原理，分析它們的優缺點，並提供一些實際的案例研究，最好能包含一些關鍵的技術參數和性能評估指標。然而，讀瞭幾章後，我發現書中對這些前沿內容的探討顯得過於膚淺，很多地方隻是泛泛而談，缺乏深入的分析和詳細的實驗數據支持。例如，在講到Wi-Fi指紋定位時，書中提到的方法似乎還是停留在幾年前的水平，對於當前主流的基於AI的指紋識彆和機器學習優化算法幾乎沒有提及。同樣，對於NB-IoT、LoRa等LPWAN技術的定位能力，也隻是簡單地羅列瞭一下，沒有深入探討其在不同場景下的精度、功耗以及成本效益的權衡。這種內容上的不足，使得本書在追求技術深度和前沿性的讀者眼中，顯得不夠“硬核”，無法真正解決他們在實際工作中遇到的技術難題。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對無綫通信安全和隱私問題敏感的讀者，我購買《無綫通信係統中的定位技術與應用》這本書，是希望能深入瞭解在各種定位技術背後存在的潛在安全風險，以及相應的防護措施。我特彆關注的是，如何防止定位信息被竊取、篡改或濫用，特彆是在涉及個人隱私和敏感數據的場景下。例如，書中如果能詳細分析不同定位技術（如GPS、Wi-Fi、藍牙、蜂窩網絡定位）在遭受攻擊時的脆弱性，並提齣有效的加密、認證和隱私保護策略，那將非常有價值。我期望書中能夠包含關於對抗性攻擊（如GPS欺騙）、側信道攻擊等方麵的深入探討，並給齣實用的防禦方法。我也希望能看到對數據匿名化、差分隱私等在定位數據處理中的應用案例。然而，這本書的內容似乎完全避開瞭這些關鍵的安全和隱私議題。書中對定位技術的介紹，大多停留在其功能性層麵，而沒有觸及到這項技術可能帶來的負麵影響，以及如何去規避這些風險。這種內容上的“盲點”，讓我感到非常不安，也降低瞭我對這本書的整體評價。

評分☆☆☆☆☆

我是一名項目經理，負責評估和引入新的無綫定位技術到我們的物流和供應鏈管理係統中。我最看重的是一本書能否提供清晰的商業應用案例分析、技術選型的決策依據，以及成本效益的評估。我希望這本書能夠詳細介紹不同定位技術（如RFID、UWB、藍牙信標、GPS）在物流跟蹤、倉儲管理、資産調度等具體場景下的優勢和劣勢，並提供一些成功的企業案例，包含其技術部署、實施過程、以及帶來的業務效益。同時，我也希望能看到關於如何根據不同的業務需求，選擇最閤適的定位技術、硬件設備和軟件平颱，以及如何進行ROI（投資迴報率）分析的指導。這本書雖然提到瞭“應用”，但其內容顯得相當學術化，缺乏對實際商業場景的深入洞察。書中列舉的案例，往往是比較宏觀的，缺乏具體的實施細節和量化指標。對於如何將定位技術與現有的IT係統進行集成，如何處理海量的定位數據，以及如何構建可持續的商業模式，書中都沒有給齣明確的指引。這種內容上的“脫節”，使得本書對於我這樣的管理者來說，難以直接轉化為可執行的商業決策。

評分☆☆☆☆☆

還不錯，物流快，用起來也沒有大問題

評分☆☆☆☆☆

正版的，質量不錯，是我需要的

評分☆☆☆☆☆

可以

評分☆☆☆☆☆

圖書是正版貨，運輸非常給力，一如既往的好

評分☆☆☆☆☆

適閤專業人士，商品質量很好，包裝不錯！

評分☆☆☆☆☆

看起來有點難度，先放一放。。

評分☆☆☆☆☆

這本書的英文原版寫的很好，隻是翻譯的人翻譯的不忍直視~好多錯彆字，然後發覺看不懂的地方還是要看原著~

評分☆☆☆☆☆

不錯，很喜歡

評分☆☆☆☆☆

看起來有點難度，先放一放。。