無綫通信係統中的定位技術與應用 機械工業齣版社 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

基本信息

書名：無綫通信係統中的定位技術與應用

定價：79.00元

作者：史蒂芬·山德 等

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2016-02-01

ISBN：9787111520658

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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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！

內容提要

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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。全書內容共分為章，第章為緒論，主要介紹瞭幾種典型的定位導航係統。第章主要介紹瞭無綫定位技術的原理。第章主要介紹瞭定位參數測量和提取的過程。第章主要介紹瞭四種典型的位置估計算法。第章主要介紹瞭移動終端的位置跟蹤方法。第章主要介紹瞭無綫係統定位涉及的場景和估計仿真模型。第章主要介紹瞭幾種高級定位算法。第章主要介紹瞭幾種典型通信係統中的無綫定位算法。第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

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前言
譯者序
原書前言
第章緒論
1地麵定位係統
1
1
1
1衛星定位係統
1
1格洛納斯
1伽利略
1增強係統
1差分全球導航衛星係統（）
1廣域增強係統（）
1歐洲同步衛星導航覆蓋服務（）
1多功能衛星增強係統（）
1輔助型靜地軌道增強導航（）
1關鍵環境
第章定位原理
2傳播時間
2到達時間（）
2到達時間差（）
2往返到達時間（）
2圓形定位與雙麯綫定位對比
2到達角（）
2二維
2三維
2上行鏈路中的到達角
2非視距傳播問題
2指紋
2蜂窩小區標識
2接收信號強度（）
2功率時延譜（）
第章測量和參數提取
3參數估計
3估計問題
3剋拉美羅下限（）
3傳播時間
3時間估計的剋拉美羅下限
3高斯白噪聲中的定時估計
3到達角（）
3均勻綫陣天綫
3加性高斯白噪聲中的估計
3估計中的剋拉美羅下限
第章位置估計
4三角測量法
4理想情況下的三角測量法
4誤差測量下的三角測量法
4三邊測量法
4理想測量下的三邊測量法
4誤差測量下的三邊測量法
4多點定位法
4理想測量下的多點定位法
4誤差測量下的多點定位法
4指紋定位法
4性能邊界及評估標準
4方均根誤差
4纍積分布函數
4圓概率誤差
4定位剋拉美羅下限
4精度因子
4復雜度
第章位置跟蹤
5卡爾曼濾波
5擴展卡爾曼濾波
5粒子濾波
5其他的擴展算法
5網格算法
5二階擴展卡爾曼濾波算法
5無跡卡爾曼濾波
5高斯混閤濾波算法
5算法
5地圖匹配算法
第章場景與模型
6場景
6鄉村環境
6城市環境
6室外嚮室內渡越
6室內環境
6信道特徵
6信道測量
6射綫跟蹤
6信道模型
6移動模型
第章高級定位算法
7混閤數據融閤
7混閤數據融閤概述
7多源衍生算法擴展
7仿真結果
7協作定位
7協作定位概述
7集中式協作定位實例
7仿真結果
7多徑與非視距效應緩解
第章係統
8
8係統參數
8測量參數
8
8增強型觀測時間差（）
8上行鏈路到達時間（）
8
8剋拉美羅下限
8
8係統參量
8測量項
8與增強型
8
8與比較
8剋拉美羅下限
8
8係統參數
8測量項
8同步
8剋拉美羅下限
8性能結果
8其他廣域及中程係統
8
8
8短距離係統
8藍牙
8
8
8與
8標準化
第章應用
9宏分集
9蜂窩分集
9蜂窩中基於位置的同步
9位置感知自適應通信係統

作者介紹

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文摘

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序言

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《空間感知：精準定位的奧秘與未來》 核心內容概述： 本書旨在深度剖析現代定位技術的核心原理、關鍵技術、發展趨勢以及在各行各業中的廣泛應用。我們將從基礎的幾何學原理齣發，循序漸進地深入到高精度、多模態的定位技術，並重點關注這些技術如何賦能物聯網、自動駕駛、智慧城市、虛擬現實等前沿領域，勾勒齣未來空間感知能力的宏偉藍圖。 第一章：定位的基石——幾何學與信號傳播 1.1 空間認知的基礎：幾何學視角 我們首先迴顧定位問題的數學本質。無論是二維平麵還是三維空間，精確定位都離不開對距離、角度、位置關係的基本理解。本章將從點、綫、麵的幾何關係齣發，引入距離測量、三角測量、多邊測量等基本概念。我們將解釋為何理解物體在空間中的相對位置和絕對位置是定位的第一步。 1.1.1 距離測量：最原始的定位信息 探討各種測量距離的方法，從簡單的直尺測量到利用聲波、光波的傳播時間來計算距離。我們將引入“測距”（Ranging）的概念，以及其在早期定位係統中的關鍵作用。 1.1.2 三角測量與三邊測量：構建定位坐標係 詳細闡述三角測量（Triangulation）和三邊測量（Trilateration）的原理。通過測量已知點之間的角度或距離，我們可以推算齣未知點的坐標。我們將通過圖示和實例，清晰地展示這兩種方法的幾何推導過程。 1.1.3 角度測量：方嚮信息的補充 除瞭距離，角度信息也是重要的定位依據。本章將介紹如何通過角度測量來輔助定位，例如使用陀螺儀、指南針等設備獲取方嚮信息，並結閤距離信息進行更精確的定位。 1.2 信號的舞蹈：傳播媒介與誤差來源 定位技術往往依賴於信號的傳播，而信號在傳播過程中會受到多種因素的影響，這些影響直接關係到定位的精度。 1.2.1 電磁波、聲波與其他載波 我們將介紹不同類型的信號載波，如無綫電波（Wi-Fi、藍牙、GPS信號）、聲波（超聲波）、光波（激光雷達）等，並分析它們各自的傳播特性、優缺點以及適用場景。 1.2.2 信號衰減與多徑效應 深入探討信號在空間中傳播時遇到的兩大挑戰：信號衰減（Signal Attenuation）和多徑效應（Multipath Effect）。我們將解釋為何距離越遠信號越弱，以及信號在遇到障礙物後反射、摺射所帶來的定位誤差。 1.2.3 環境乾擾與噪聲 分析各種可能存在的環境乾擾，如其他無綫信號的同頻乾擾、金屬物體的反射、人體遮擋等，以及這些因素如何引入隨機誤差（Noise），影響定位的可靠性。 1.2.4 定位誤差的量化與分析 引入定位誤差的常見度量方式，如均方根誤差（RMSE）、最大誤差等，並初步探討如何對定位誤差進行建模和分析，為後續的誤差補償技術打下基礎。 第二章：經典定位體係——從地麵到天上 2.1 全球導航衛星係統（GNSS）：天基定位的基石 本章將聚焦於目前最廣泛應用的全球導航衛星係統，如GPS、GLONASS、Galileo、北鬥等。我們將深入剖析其工作原理，包括衛星信號的發射、接收機的捕獲、僞距測量、三邊測量原理在星基定位中的應用。 2.1.1 GNSS的工作原理：衛星信號的解碼 詳細介紹GNSS衛星星座的構成、衛星軌道、信號編碼（僞隨機噪聲碼）、時間同步等核心要素。 2.1.2 僞距測量與差分技術 解釋僞距（Pseudorange）的概念及其測量過程。重點介紹差分GNSS（DGNSS）技術，包括差分GPS（DGPS）、實時動態GPS（RTK-GPS）等，以及它們如何通過地麵基站的差分修正信號，極大地提高定位精度。 2.1.3 影響GNSS精度的因素與誤差抑製 深入分析影響GNSS精度的關鍵因素，如大氣延遲（電離層和對流層延遲）、衛星軌道誤差、接收機鍾差、多徑效應、信號遮擋等。我們將探討各種抑製和補償這些誤差的方法，如精密單點定位（PPP）技術。 2.2 地麵無綫電導航係統：曆史的迴顧與演進 雖然GNSS占據主導地位，但迴顧曆史上的地麵無綫電導航係統對於理解定位技術的發展脈絡至關重要。 2.2.1 LORAN與VHF Omnidirectional Range (VOR) 介紹曾經輝煌的導航係統LORAN（長距離導航）和VOR（甚高頻全嚮信標），分析其工作原理、應用領域以及為何逐漸被GNSS取代。 2.2.2 無綫電測嚮技術 探討無綫電測嚮技術在定位中的應用，例如通過測量信號到達方嚮來確定目標位置。 第三章：室內與近場定位技術：彌閤GNSS的空白 3.1 無綫局域網（WLAN）定位：Wi-Fi指紋的妙用 Wi-Fi作為無處不在的網絡，為室內定位提供瞭極大的便利。本章將詳細介紹基於Wi-Fi的定位方法。 3.1.1 基於信號強度（RSSI）的定位 詳細闡述如何利用Wi-Fi接入點（AP）的信號強度（RSSI）進行定位。我們將介紹指紋定位（Fingerprinting）技術，包括離綫數據庫的構建和在綫定位的匹配過程。 3.1.2 基於到達時間（ToA）與到達時間差（TDoA）的定位 介紹基於時間測量（ToA, TDoA）的Wi-Fi定位方法，以及其在需要更高精度場景下的應用。 3.1.3 Wi-Fi RTT（Round-Trip Time）定位 深入講解Wi-Fi RTT技術，利用雙嚮信號往返時間測量，實現比RSSI更精確的距離估計，進而實現高精度室內定位。 3.2 藍牙（Bluetooth）與低功耗藍牙（BLE）定位 低功耗藍牙以其低功耗、易部署的特點，在室內定位市場占據重要地位。 3.2.1 BLE Beacon信標定位 重點介紹BLE Beacon的工作原理，以及如何利用Beacon廣播的信號強度（RSSI）或UUID信息進行室內定位。 3.2.2 Angle of Arrival (AoA) / Angle of Departure (AoD) 定位 探討BLE 5.1及以上版本引入的AoA/AoD技術，如何通過多天綫陣列來測量信號的角度信息，實現比RSSI更精確的定位。 3.3 超寬帶（UWB）技術：厘米級定位的利器 UWB以其極寬的帶寬，能夠實現極高的定位精度，成為室內高精度定位的佼佼者。 3.3.1 UWB工作原理與優勢 詳細解釋UWB技術的核心原理，包括納秒級脈衝信號、高時間分辨率、低功耗以及抗多徑乾擾能力。 3.3.2 UWB定位算法：TWR, TDoA, PDoA 深入講解基於UWB的定位算法，如雙嚮測距（Two-Way Ranging, TWR）、到達時間差（Time Difference of Arrival, TDoA）、到達相位差（Phase Difference of Arrival, PDoA）等，以及它們在不同場景下的應用。 3.4 其他室內定位技術 3.4.1 RFID（射頻識彆）定位 介紹RFID技術在近場識彆與定位中的應用，包括無源和有源RFID的區彆。 3.4.2 聲波與超聲波定位 分析聲波和超聲波在特定環境下的定位優勢，如穿透性、成本低廉等。 3.4.3 地磁定位 探討利用室內地磁場的空間變化進行定位的方法，及其在手機等設備上的應用。 第四章：融閤定位與多傳感器集成：打破單一技術的局限 4.1 融閤定位的必要性 任何單一定位技術都存在其局限性。例如，GNSS在室內失效，Wi-Fi精度不足，UWB部署成本高等。融閤定位旨在結閤多種技術的優勢，實現更魯棒、更精確的定位。 4.2 傳感器數據融閤的理論基礎 4.2.1 卡爾曼濾波（Kalman Filter）及其變種 詳細介紹卡爾曼濾波（KF）、擴展卡爾曼濾波（EKF）、無跡卡爾曼濾波（UKF）等狀態估計算法，它們如何有效地融閤來自不同傳感器的數據，預測和更新目標狀態。 4.2.2 粒子濾波（Particle Filter） 介紹粒子濾波，一種用於處理非綫性、非高斯狀態估計算法的強大工具，在復雜動態環境下的定位應用。 4.2.3 貝葉斯濾波與概率圖模型 從概率論的角度，探討貝葉斯濾波的原理，以及如何利用圖模型（如因子圖）來錶示和求解多傳感器融閤問題。 4.3 常見的傳感器融閤策略 4.3.1 GNSS與IMU（慣性測量單元）融閤 重點分析GNSS與IMU的融閤，IMU提供高頻的姿態和加速度信息，GNSS提供低頻的絕對位置信息，兩者結閤可以實現連續、精確的導航。 4.3.2 WLAN/BLE與IMU/攝像頭融閤 探討室內定位技術與IMU、攝像頭數據的融閤，例如利用視覺裏程計（Visual Odometry）和Wi-Fi指紋進行室內定位。 4.3.3 多模態定位係統的設計考量 從係統設計的角度，分析如何選擇閤適的傳感器組閤，設計高效的數據融閤算法，以及如何處理傳感器之間的時空對齊問題。 第五章：定位技術的演進與前沿探索 5.1 基於機器學習的定位技術 人工智能的飛速發展為定位技術帶來瞭新的突破。 5.1.1 深度學習在定位中的應用 介紹如何利用捲積神經網絡（CNN）、循環神經網絡（RNN）等深度學習模型，從原始傳感器數據中提取特徵，進行定位，特彆是在處理復雜的室內環境和信號模式識彆方麵。 5.1.2 強化學習在路徑規劃與定位結閤中的應用 探討強化學習如何與定位技術結閤，實現智能路徑規劃和自主導航。 5.2 新興定位技術展望 5.2.1 量子定位 初步探討量子技術在提升定位精度和安全性方麵的潛力，盡管仍處於早期研究階段。 5.2.2 5G/6G定位能力 分析下一代通信技術（5G/6G）如何通過增強的信號特性（如高頻段、波束賦形）和新的定位標準（如NR定位），實現室內外一體化的超高精度定位。 5.2.3 基於邊緣計算的實時定位 探討將部分定位計算任務遷移到邊緣設備，以降低延遲、提高實時性的優勢。 5.3 定位與隱私保護 隨著定位技術越來越普及，用戶隱私保護成為一個重要議題。 5.3.1 定位數據的敏感性分析 探討定位數據所蘊含的個人敏感信息，以及潛在的隱私泄露風險。 5.3.2 隱私保護的策略與技術 介紹差分隱私、加密技術、匿名化處理等在定位係統中的應用，以平衡定位服務與用戶隱私。 第六章：定位技術的應用場景：賦能萬物互聯 6.1 自動駕駛與智能交通 高精度定位是自動駕駛的核心支撐。 6.1.1 車輛的精確定位與導航 分析GNSS、IMU、激光雷達（LiDAR）、視覺傳感器融閤在自動駕駛中的作用。 6.1.2 車聯網（V2X）通信中的定位服務 探討定位技術在車與車（V2V）、車與基礎設施（V2I）通信中的應用，提升交通安全與效率。 6.2 物聯網（IoT）與智慧城市 定位技術是連接物理世界與數字世界的關鍵。 6.2.1 資産追蹤與管理 在倉儲、物流、工業生産等領域，利用各種定位技術實現對資産的實時監控和管理。 6.2.2 智慧安防與應急響應 在城市管理、公共安全領域，利用定位技術實現人員、車輛的追蹤，優化應急響應機製。 6.2.3 智慧能源與環境監測 在電力、水務、環境監測等領域，通過定位技術實現設備的精確定位與遠程管理。 6.3 室內導航與商業應用 6.3.1 大型商場、展館的室內導覽 利用Wi-Fi、BLE、UWB等技術，為用戶提供精準的室內導航服務。 6.3.2 零售行業的精準營銷 基於用戶位置信息，推送個性化的商品推薦和促銷信息。 6.3.3 工業廠房的精細化管理 實現工人、設備、物料在廠房內的精確定位，優化生産流程。 6.4 增強現實（AR）與虛擬現實（VR） 精準的頭部和身體追蹤是AR/VR沉浸式體驗的基礎。 6.4.1 AR/VR中的空間感知與交互 分析Inside-Out追蹤、Outside-In追蹤等技術如何實現用戶在虛擬或增強現實環境中的定位與追蹤。 6.5 個人定位與健康監測 6.5.1 運動健康追蹤 利用GNSS、IMU等技術，記錄運動軌跡、步數、卡路裏消耗等。 6.5.2 老年人與兒童的監護與安全 通過定位設備，實現對特定人群的安全監控和緊急求助。 結論： 本書全麵、深入地展現瞭定位技術從基礎理論到前沿應用的完整圖景。我們不僅解析瞭各種主流定位技術的原理和實現方式，更強調瞭傳感器融閤和人工智能在提升定位能力方麵的關鍵作用。未來，隨著5G/6G、物聯網、人工智能等技術的進一步發展，定位技術將繼續滲透到我們生活的方方麵麵，構建一個更加智能、互聯、感知力更強的世界。掌握定位技術的精髓，即是掌握未來空間信息時代的鑰匙。