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內容簡介

隨著科學技術的發展，定位技術正在深刻地影響著人們生活的各個方麵。本書主要介紹定位技術，重點是介紹室內定位技術，首先概述瞭位置服務與定位技術，介紹瞭位置服務定義、應用情況、曆史背景、發展現狀，介紹瞭定位技術的發展情況；接著介紹瞭衡量定位算法的主要性能指標、影響定位的主要因素，深入闡述瞭目前主流的定位算法，包括基於測距的定位算法和基於非測距的定位算法；最後詳細介紹室內定位技術，在闡述室內定位技術前，本書也花瞭一定的篇幅介紹室外定位技術，包括基於衛星的室外定位技術、基於基站的室外定位技術和混閤定位技術。

作者簡介

徐小龍，南京郵電大學計算機學院教授，博士生導師。"通信與信息係統專業”博士，"電子科學與技術”博士後流動站博士後（齣站），國傢卓越工程師計劃專業負責人。2011年獲得國傢留學基金委資助赴英國從事博士後研究，一直從事分布式計算、移動計算、物聯網、信息網絡與信息安全等技術領域的教學和科研工作。

目錄

第1章 定位與位置服務 1
1．1 定位需求 1
1．1．1 自然界的定位 1
1．1．2 生物定位類型 5
1．1．3 生物定位應用 10
1．2 現代定位技術 11
1．2．1 人類定位需求 11
1．2．2 光學定位 11
1．2．3 焦點定位 13
1．2．4 觸摸屏定位 14
1．2．5 聲波定位 17
1．2．6 磁場定位 19
1．3 位置服務 23
1．3．1 位置服務的定義 23
1．3．2 位置服務的應用 23
1．3．3 應急救援應用 24
1．3．4 位置服務推薦 24
1．3．5 城市物流配送 25
1．3．6 城市共享單車 27
1．3．7 社交娛樂 28
1．3．8 室內定位 29
1．3．9 室內定位應用案例 31
1．4 本章小結 33
參考文獻 33
第2章 常用定位算法 36
2．1 定位評價標準 36
2．1．1 均方誤差 37
2．1．2 均方根誤差與剋拉美羅下限 37
2．1．3 圓誤差概率 38
2．1．4 幾何精度因子 38
2．2 影響定位的主要因素 40
2．2．1 非視距傳播 40
2．2．2 多徑傳播 42
2．2．3 其他電子設備信號乾擾 42
2．2．4 移動終端定位時的位置 43
2．3 基於測距的定位算法 43
2．3．1 基於TOA的定位 44
2．3．2 基於TDOA的定位 52
2．3．3 基於RSSI的定位 64
2．3．4 三邊定位法 64
2．3．5 三角定位法 65
2．3．6 最大似然法 65
2．4 基於非測距的定位算法 67
2．4．1 近似法 67
2．4．2 Centroid（質心定位）算法 67
2．4．3 APIT算法 69
2．4．4 凸規劃算法 69
2．4．5 APS定位算法 70
2．4．6 位置指紋算法 72
2．5 本章小結 75
參考文獻 75
第3章 室外定位技術 80
3．1 定位場景 80
3．2 定位技術 87
3．2．1 衛星定位技術 87
3．2．2 基站定位技術 100
3．2．3 混閤定位技術 105
3．2．4 量子定位技術 112
3．3 本章小結 113
參考文獻 114
第4章 室內定位技術 117
4．1 定位場景 117
4．2 無綫信號定位 119
4．2．1 RFID技術 120
4．2．2 WLAN技術 122
4．2．3 藍牙技術 124
4．2．4 UWB技術 125
4．2．5 WSN技術 127
4．3 非電信號定位 129
4．3．1 地磁場技術 129
4．3．2 慣性測量技術 133
4．3．3 超聲波技術 135
4．3．4 紅外綫技術 136
4．3．5 視覺信息技術 137
4．4 本章小結 140
參考文獻 140
第5章 方差修正指紋距離室內定位 145
5．1 問題分析 145
5．2 基於方差修正指紋距離的室內定位算法原理 157
5．2．1 指紋距離定義 157
5．2．2 測量誤差計算 162
5．2．3 修正權重計算 162
5．3 算法流程 163
5．3．1 離綫階段 163
5．3．2 定位階段 163
5．4 VFDA算法優化 165
5．5 實驗驗證與性能分析 167
5．5．1 性能指標 167
5．5．2 實驗環境 167
5．5．3 實驗驗證與分析 169
5．6 本章小結 172
參考文獻 173
第6章 混閤Wi-Fi室內定位 175
6．1 問題分析 175
6．1．1 RSSI測距定位方案 176
6．1．2 運動預測模型 178
6．1．3 基於運動狀態改進的RSSI定位算法 179
6．1．4 混閤定位技術 181
6．2 基於混閤Wi-Fi熱點定位算法原理 190
6．2．1 定位場景 190
6．2．2 基於混閤熱點定位算法 192
6．2．3 算法流程 195
6．3 實驗驗證與性能分析 197
6．3．1 性能指標 197
6．3．2 實驗環境 197
6．3．3 實驗驗證與分析 198
6．4 本章小結 201
參考文獻 201
第7章 Wi-Fi+RFID數據融閤室內定位 203
7．1 問題分析 203
7．2 定位場景分析 209
7．3 基於Wi-Fi和RFID數據融閤的室內定位算法 211
7．3．1 基於奇異值判定的卡爾曼濾波器 211
7．3．2 KILA室內定位算法 214
7．4 實驗驗證與性能分析 217
7．4．1 實驗環境 217
7．4．2 實驗驗證與分析 218
7．5 本章小結 220
參考文獻 220
第8章 IMU多源定位 223
8．1 問題分析 223
8．2 行人定位識彆場景分析 227
8．2．1 相對姿態校準 228
8．2．2 行人步態識彆 231
8．2．3 行人步長識彆 236
8．2．4 行人定位算法 242
8．3 基於慣性測量單元的多源定位模型算法原理 247
8．3．1 定位地標 255
8．3．2 指紋地圖 256
8．3．3 條件隨機場模型 259
8．4 實驗驗證與性能分析 263
8．4．1 實驗環境 263
8．4．2 實驗驗證與分析 264
8．5 本章小結 265
參考文獻 266

精彩書摘

　　《物聯網室內定位技術》：
　　基於WLAN在室內傳播的無綫信道模型是根據信號傳播的強度和距離關係，以及在傳播過程中由於多徑效應和非視距因素的産生的RSSI損耗建立的，其優勢是無須前期費時間進行離綫指紋數據庫的收集，並且可以盡快地適應定位區域環境的改變，然而卻存在計算復雜、定位誤差較大的缺點。另一方麵，在RSSI定位算法中，使用的位置指紋法對RSSI進行離綫階段收集，並將采集好數據建立信號強度指紋庫，將物理位置和各個AP對應的周期信號強度值對應到坐標，然而其離綫階段需要的人工成本和時間成本很高，並且當網絡環境發生變化時，位置指紋數據庫則需要重新建立。利用上述兩種方法進行融閤，比各自純粹地使用算法要優化，選擇閤適的信號傳播模型來建立指紋數據庫，然後根據實測在某些地方測得一些參考點。實測的RSSI位置指紋精確度高，可以把實測的RSSI位置指紋結閤到無綫信道模型預測産生的數據庫當中來修正信道模型預測的數據庫。
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前言/序言

定位，即確定方位，無論對於人還是地球上的其他生物來說，都太重要瞭。例如，經過訓練的警犬可以通過嗅覺來確定毒品或者武器的位置，其他很多哺乳動物也可以在短距離範圍內靠嗅覺定位；蠑螈、海龜等兩棲動物也可以通過嗅覺也確定産卵水域的位置；信鴿可通過體內生物鍾精確計算太陽位置，可以在遠隔數百韆米之外的陌生地方定位傢的位置；很多遷徙的候鳥，在做長途飛行時都能利用地球磁場來進行定位和導航，保持其飛行路綫不發生偏離；大馬哈魚能夠穿越大洋返迴自己原來孵化所在的同一條河流裏産卵，其大部分旅程依靠太陽的位置、海流、地磁來定位和導航，最後到達淡水附近時，能根據河水的氣味物質迴憶起自己的齣生地；蝙蝠、海豚等擁有基於超聲波的聲呐係統，通過“迴聲定位”來覓食、逃避敵害和求偶繁殖。

而對於生活在現代社會中的人們來說，確定自己及相關事物的位置也是至關重要的。事實上，除瞭通常我們一般所熟知的確定我們自身在地球上的位置外，仔細想想，廣義的“定位”其實是無所不在的。我們再使用鼠標時，移動鼠標來尋找和點擊屏幕上的圖標，這難道不也是在定位嗎？我們使用智能手機、平闆電腦時，觸摸屏也在通過電容、超聲波或紅外等方式來確定我們手指或者手寫筆的位置。我們在用數碼相機或智能手機來拍照時，也會通過激光、紅外等方式進行對焦，而所謂對焦，也是在確定被攝主體的位置。

當然，本書重點還是在探討人或物體在地球上的位置這一狹義範疇。隨著對衛星定位和導航技術研究的不斷深入，人們對基於位置的服務（Location Based Service，LBS）已不再陌生，其中最為人所熟知的最著名的LBS應用就是基於全球定位係統（Global Positioning System，GPS）的定位和導航服務。近十年來，無綫通信技術、互聯網技術及微電子技術的飛速發展使得智能手機、平闆電腦等移動智能終端也得到瞭廣泛的普及，基於LBS的應用也呈現瞭多樣化發展的趨勢。

根據定位應用中所應用的定位場景的不同，一般的定位技術可據此分為兩種：室外定位和室內定位。在室外定位中，主要是利用衛星技術進行定位和導航的服務，其中應用最為廣泛的就是GPS技術，民用級GPS的定位精度在15 m左右。目前，隨著我國北鬥導航係統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）的建設和迅速發展，BDS已經與美國開發研製的GPS、俄羅斯的全球導航衛星係統（Global Navigation Satellite System，GLONASS）以及歐盟的伽利略衛星導航係統（Galileo Satellite Navigation System，GSNS）一起，並稱為全球四大衛星導航定位係統。

同時，隨著城市化進程的加快，人際活動大多發生在室內場景中，人們對於LBS的需求也漸漸從室外延伸到瞭室內。由於衛星信號在有障礙物遮擋的情況下衰減嚴重，因而在高樓林立、結構復雜的城市間以及室內環境下定位精度很低，無法實現室內定位及相關的LBS服務，單純的基於GPS的定位和導航已不能滿足人們日益增長的室內LBS的需要。因此，定位技術，特彆是室內定位和室內的LBS服務，已成為學術界和産業界的研發重點。在室內定位的研究領域中，早期的研究方嚮主要集中在Wi-Fi定位技術、移動蜂窩網絡（Cell）定位技術、紅外綫（Infrared）技術、超聲波（Ultrasound）技術、射頻識彆（Radio Frequency Identification，RFID）定位技術等。由於通信技術和電子製造技術的不斷發展，研究人員對低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy，BLE）技術、超寬帶（Ultra Wideband，UWB）技術、傳感器與無綫傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）、計算機視覺技術、激光技術等新技術展開瞭研究，並將這些技術與定位和導航的研究相結閤，提齣瞭一些定位精度更高或能耗更低的定位和導航方案。

近年來，世界範圍內的高校、研究機構以及各大IT企業巨頭也都掀起瞭室內定位熱：在國外，杜剋大學對生活中的諸多“路標”進行研究，提齣瞭UnLoc定位係統，美國蘋果公司推齣瞭基於BLE的iBeacon室內定位技術，美國榖歌公司推齣瞭基於Wi-Fi技術的室內定位係統，芬蘭的IndoorAtlas公司推齣瞭基於純地磁技術的室內定位應用；在國內，我國以北鬥導航係統為基礎，提齣瞭通用於室內和室外定位的全天候的定位係統—“羲和”，清華大學劉雲浩團隊提齣瞭LiFS定位係統，高德地圖、百度地圖也都相繼推齣瞭具體的室內定位地圖和多種定位技術融閤的室內定位應用等。城市化進程的加快和互聯網的高速發展，使得人們在室內的活動時間越來越長，越來越多的人際活動都發生在室內場景中，室內定位和室內LBS的應用具有很大的潛力，值得深入地學習和研究。

隨著互聯網技術、物聯網技術的大力發展，定位技術已不再局限於單純的室外和室內導航領域，物流運輸、倉儲管理、醫療健康、重要物資監控、特種作業人員定位、消防救援等都需要高效的定位技術，並且上述的這些應用領域大多長時間都是處於室內場景中的。

目前的室內定位算法及技術在定位精確度、抗噪聲能力、硬件成本及魯棒性等方麵仍有較大的提升空間，特彆是在定位精度和設備成本開銷之間總是難以取得一個良好的平衡。大多數室內定位機製仍然在使用單一的定位技術，如Wi-Fi、RFID、ZigBee等來進行定位，並且對於單一技術的室內定位機製，僅以定位算法為切入點使得定位係統的定位性能得到提高十分睏難。一種思路是以多種定位技術的融閤定位為研究主題，從定位算法和定位模型兩個方麵為切入點，以提齣多源數據融閤的定位算法和定位模型，降低定位設備成本，降低定位誤差，提高定位精度。

本書作者在移動計算、信息網絡、位置服務、室內定位等技術領域已經有瞭多年的研究，具有紮實的理論基礎和實踐經驗。本書的內容主要源於作者所領導的科研團隊承擔的國傢自然科學基金、教育部專項研究基金、江蘇省重點研發計劃、江蘇省高校自然科學基金等資助項目的研究工作和相關成果。

針對目前國內對室內定位技術的研究需求，本書取材國內外最新資料，是在認真總結作者主持相關科研項目等相關科研成果的基礎上，精心組織編寫的。本書詳細、深入地介紹瞭定位技術和位置服務的發展和應用現狀、主流的定位算法、室外定位技術及室內定位技術，特彆詳細地介紹瞭我們自己提齣的一係列室內定位領域的研究成果，集中反映瞭室內定位技術的新思路、新觀點、新方法和新成果，具有較高的學術價值和應用價值。本書包含以下內容：首先概述瞭位置服務與定位技術，介紹瞭位置服務定義、應用情況、曆史背景、發展現狀，然後介紹瞭定位技術的發展情況；其次著，介紹瞭衡量定位算法的主要性能指標、影響定位的主要因素，深入闡釋瞭目前主流的定位算法，包括基於測距的定位算法和基於非測距的定位算法；最後在闡釋室內定位技術前，本書也花瞭一定的篇幅介紹室外定位技術，包括基於衛星的室外定位技術、基於基站的室外定位技術和混閤定位技術。本書的重點是全麵、深入地闡述室內定位技術，本書介紹瞭定位場景，然後分析瞭基於RFID、藍牙、Wi-Fi、UWB、WSN等電信號的室內定位技術，以及基於地磁場、慣性傳感器、超聲波、紅外綫和視覺信息等非電信號的室內定位技術。本書最大的特色在於介紹瞭本書作者所領導的科研團隊在室內定位領域的研究成果，包括基於方差修正指紋距離的室內定位算法、基於混閤Wi-Fi熱點室內定位算法、基於Wi-Fi和RFID數據融閤的室內定位算法、基於慣性測量單元的多源定位模型等。

本書注意從實際齣發，采用讀者容易理解的體係和敘述方法，深入淺齣、循序漸進地幫助讀者把握室內定位技術的主要內容，富有啓發性。與國內外已齣版的同類書籍相比，本書選材新穎、學術思想新、內容新，體係完整、內容豐富，範例實用性強、應用價值高，錶述深入淺齣、概念清晰、通俗易懂。本書既可作為計算機科學技術學科、電子信息學科以及信息網絡專業的大學高年級學生、碩士及博士研究生教材，同樣對從事移動計算、網絡應用係統研究和開發工作的科研人員也具有重要的參考價值。

參與本書編寫的還有唐瑀、王屹進、戎漢中、袁豪、張雷、楊春春，本書融閤瞭項目團隊相關研究人員的研究成果。此外，本書還引用瞭國內外研究人員的諸多研究成果以及網絡上的相關資料，在此一並衷心感謝！

由於編寫時間倉促，加上作者水平有限，書中的錯誤及不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。

作 者

2017年7月

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評分☆☆☆☆☆

介紹技術比較全麵，但是明顯整本書是拼湊而成，各章節之間關聯和遞進關係很小，整體邏輯比較亂，毫無技術細節，大量科普介紹性內容，基本的參考文獻也很難對上的。

評分☆☆☆☆☆

書質量好，應該是正版，留著備用。

評分☆☆☆☆☆

值得購買

評分☆☆☆☆☆

不錯

評分☆☆☆☆☆

介紹技術比較全麵，但是明顯整本書是拼湊而成，各章節之間關聯和遞進關係很小，整體邏輯比較亂，毫無技術細節，大量科普介紹性內容，基本的參考文獻也很難對上的。

評分☆☆☆☆☆

書不錯

評分☆☆☆☆☆

非常好，相信京東。。。。

評分☆☆☆☆☆

挺好

評分☆☆☆☆☆

感覺不錯

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