具體描述
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。
……
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
用戶評價
這本書的排版清晰，字體大小適中，閱讀起來非常舒適。我是一名大學在讀研究生，專業方嚮是計算機科學與技術，近期正在進行一項關於智慧養老的研究課題。在智慧養老領域，室內定位技術扮演著至關重要的角色。例如，通過對老年人在傢中的活動區域和軌跡進行監測，可以及時發現異常情況，如跌倒、長時間不動等，從而保障老年人的安全；又或者，通過為老年人佩戴帶有定位功能的穿戴設備，可以方便他們在社區內活動，並為他們提供個性化的服務。物聯網技術則為這些定位信息提供瞭數據采集、傳輸和分析的平颱。我希望這本書能夠詳細介紹適閤在傢庭環境中應用的室內定位技術，例如其安裝的便捷性、功耗、以及對老年人的用戶體驗是否友好。我還希望它能深入探討如何將這些定位數據與物聯網平颱相結閤，構建一個能夠實現遠程監護、緊急呼叫、以及智能陪伴的智慧養老係統。這本書的齣現，恰好契閤瞭我目前的研究需求，有望為我的課題研究提供堅實的技術基礎和理論指導。
評分初次拿到這本書，就被它簡潔大氣的封麵設計所吸引。作為一名在智能製造領域深耕多年的工程師，我一直關注著如何將新興技術與工業生産相結閤，以提升效率、降低成本、保障安全。物聯網技術在工業物聯網（IIoT）中的應用已經非常廣泛，而高精度的室內定位技術，在工業場景下更是有著巨大的潛力。例如，在大型工廠車間，設備的實時位置監控、工人的安全區域管理、物料的精確定位追溯，都能夠極大地提升生産的智能化水平。我尤其感興趣的是，本書是否會涉及一些工業級的室內定位解決方案，例如在復雜多變的工業環境中，如何保證定位的穩定性和精度？對於信號乾擾、遮擋等問題，又有哪些有效的應對策略？此外，我也想瞭解，這本書會如何闡述物聯網數據平颱與室內定位係統的數據融閤，以及如何利用這些融閤數據進行生産優化和故障預測。如果它能提供一些具體的行業案例分析，那就更好瞭。這本書的齣現，讓我看到瞭解決一些工業痛點的希望，也為我今後的技術探索指明瞭方嚮。
評分這本書的封麵設計十分吸引人，采用瞭一種簡潔而現代的風格，搭配著代錶科技感的藍色和綠色調，讓人一眼就能聯想到智慧、互聯的場景。我是在書店裏偶然翻到它的，雖然我不是這個領域的專業人士，但它寬泛的主題——“物聯網”以及“室內定位技術”——立刻勾起瞭我的好奇心。我從事的是一傢智能傢居公司的産品經理工作，平日裏接觸的都是如何讓傢變得更智能、更人性化。而我一直在思考，如何在室內環境中實現更精細化的用戶體驗，比如，當用戶走進某個房間時，燈光、音樂、溫度能自動調整到他喜歡的模式；又或者，在傢居服務機器人進行巡檢時，能準確知道它所在的位置，並高效地規劃路徑。我相信，這本書所涵蓋的技術，對於實現這些充滿想象力的功能，一定有著至關重要的作用。我特彆期待它能在原理、方法、以及實際應用案例等方麵，提供一些深刻的見解，能夠啓發我將這些前沿技術轉化為實際的産品，為用戶帶來更便捷、更舒適的生活。雖然我暫時還未深入閱讀，但從其標題和初步的瀏覽來看，它似乎是一本非常有價值的參考書，能夠幫助我拓寬技術視野，並為我的工作帶來新的靈感。
評分這本書的裝幀很精緻，紙張的質感也相當不錯，拿在手裏有沉甸甸的專業感。我是一個對科技發展趨勢保持高度關注的行業觀察者，尤其對那些能夠改變人們生活方式的顛覆性技術情有獨鍾。物聯網和室內定位技術，在我看來，是構建未來智慧空間不可或缺的兩大基石。想象一下，在大型商場裏，顧客可以根據精準的室內導航找到心儀的店鋪；在醫院裏，醫護人員可以快速定位患者和醫療設備；在物流倉庫裏，工作人員可以高效管理海量商品。這些場景的實現，都離不開先進的室內定位技術。而物聯網的蓬勃發展，更是為這些定位技術提供瞭豐富的應用場景和數據支撐。我希望這本書能夠深入淺齣地介紹各種主流的室內定位技術，比如Wi-Fi指紋、藍牙信標、UWB（超寬帶）、慣性導航等等，並詳細闡述它們各自的優缺點、適用範圍以及發展前景。同時，我也期望它能探討物聯網與室內定位技術如何融閤，共同構建一個更加智能、高效、安全的室內環境。我對這本書寄予厚望，希望它能成為我理解和預測未來技術趨勢的重要窗口。
評分這本書的包裝十分嚴實，讓人感覺商傢非常用心。我是一位對地理信息係統（GIS）和空間數據分析有著濃厚興趣的愛好者，平時也會關注一些與空間技術相關的前沿發展。室內定位技術，在我看來，是GIS在微觀尺度上的一種延伸和擴展，它將我們日常生活的空間尺度從室外拓展到瞭室內。想象一下，當我們在室內環境中，不僅能知道自己身處何處，還能根據位置信息獲取更豐富的上下文數據，比如附近的餐廳評價、商場促銷信息、或者展會展品的詳細介紹。而物聯網技術，則能夠將海量的室內空間數據連接起來，形成一個龐大的信息網絡。我希望這本書能夠從一個更宏觀的視角，來探討室內定位技術的發展曆程、不同的技術流派（如基於無綫信號、視覺、慣性等），以及它們在物聯網大背景下的相互關係和協同作用。我特彆希望能看到書中對未來室內定位技術發展趨勢的預測，例如如何實現更高精度、更低成本、以及更廣泛的應用。這本書的齣現，無疑為我打開瞭一個全新的認知領域，讓我對未來的智能化室內空間充滿期待。
評分書不錯
評分總體，看來這本書隻能作為科普讀物書籍，不能作為專業書籍。
評分書的內容蠻新的，快遞速度很給力！
評分物流很快，學習永不停步，很不錯的書籍，正在閱讀中
評分還好
評分書質量好，應該是正版，留著備用。
評分感覺不錯
評分物流很快，學習永不停步，很不錯的書籍，正在閱讀中
評分不錯
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