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第1章 概述1

1.1定位的应用领域（第2章）4

1.2定位的无线通信基础（第3章）5

1.3定位的基本原理（第4章）5

1.4数据融合和过滤技术（第5章）6

1.5跟踪的基本原理（第6章）6

1.6误差抑制技术（第7章）7

1.7定位系统和技术（第8章）7

1.8协作移动定位（第9章）8

第2章 定位的应用领域9

2.1概述9

2.2定位技术框架9

2.3基于位置的信息服务10

2.3.1 LBS生态系统11

2.3.2分类13

2.3.2.1应用分类15

2.4基于位置的网络优化22

2.4.1无线网络规划22

2.4.2无线资源管理23

2.4.2.1波束成形23

2.4.2.2功率控制23

2.4.2.3分组调度24

2.4.2.4切换24

2.5结论25

第3章 无线通信定位的基本原理26

3.1概述26

3.2无线电传播26

3.2.1路径损耗28

3.2.2阴影衰落28

3.2.3小尺度衰落29

3.2.3.1多径衰落29

3.2.4无线电传播和移动定位30

3.2.4.1测量方法30

3.2.4.2位置估计30

3.2.4.3 NLOS误差抑制31

3.2.5基于RSS的定位31

3.3多天线技术32

3.3.1空间分集32

3.3.2空间复用33

3.3.3利用空间域获得的增益34

3.3.3.1阵列增益34

3.3.3.2分集增益34

3.3.3.3复用增益35

3.3.3.4干扰抑制35

3.3.4 MIMO和移动定位36

3.4调制和多址技术36

3.4.1调制技术36

3.4.1.1 OFDM36

3.4.1.2扩频37

3.4.2多址技术39

3.4.2.1 TDMA39

3.4.2.2 FDMA/OFDMA39

3.4.2.3 CDMA40

3.4.2.4 SDMA40

3.4.2.5 CSMA/CA41

3.4.3 OFDMA和移动定位42

3.5无线资源管理和移动定位42

3.5.1切换，信道复用和自适应干扰42

3.5.1.1优先切换权43

3.5.1.2信道复用和自适应干扰44

3.5.1.3预期信道预留44

3.5.2功率控制44

3.6协作通信45

3.6.1基于RSS的协作定位45

3.7认知无线电和移动定位46

3.8结论49

第4章 定位的基本原理50

4.1概述50

4.2定位基础结构分类50

4.2.1定位系统拓扑结构50

4.2.2物理覆盖范围52

4.2.3集成定位方案52

4.3测量类型和估计方法53

4.3.1蜂窝ID53

4.3.2信号强度54

4.3.3信号到达时间54

4.3.4信号到达时间差55

4.3.5信号到达角度56

4.3.6个人信息识别57

4.4定位技术57

4.4.1短程感应57

4.4.1.1物理联系57

4.4.1.2标识方法57

4.4.1.3宏观定位58

4.4.2三角定位58

4.4.2.1边59

4.4.2.2双曲线定位60

4.4.2.3角度61

4.4.3指纹识别方法62

4.4.3.1数据库创建校准阶段63

4.4.3.2影像／视频方法64

4.4.3.3数据库协作维护方法64

4.4.4航位推算法65

4.4.5混合定位65

4.4.5.1边角混合定位65

4.4.5.2角度和双曲线混合定位66

4.5定位中的出错原因67

4.5.1传播67

4.5.1.1非视距67

4.5.1.2多径衰落68

4.5.1.3阴影效应68

4.5.1.4人体阴影69

4.5.1.5干扰69

4.5.1.6电离层69

4.5.2几何70

4.5.3设备和技术71

4.6定位精度的度量72

4.6.1圆概率误差72

4.6.2精度衰减因子72

4.6.3 Cramer-Rao下界73

4.7结论73

第5章 数据融合和过滤技术74

5.1概述74

5.2最小二乘法74

5.2.1线性最小二乘法75

5.2.2递归最小二乘法76

5.2.3加权非线性最小二乘法78

5.2.3.1应用举例79

5.2.4最小值／局部极小值问题81

5.3贝叶斯滤波82

5.3.1卡尔曼滤波器83

5.3.1.1扩展卡尔曼滤波84

5.3.1.2无迹卡尔曼滤波85

5.3.1.3收敛问题87

5.3.2微粒滤波器89

5.3.3基于网格的方法89

5.4估计模型参数和观察值的偏差90

5.4.1预校准91

5.4.2联合参数和状态估计91

5.5可供选择的方法92

5.5.1指纹识别92

5.5.2时间序列数据94

5.5.2.1单指数平滑器95

5.5.2.2双指数平滑器95

5.6结论96

第6章 跟踪的基本原理97

6.1概述97

6.2用户移动性对定位的影响97

6.2.1定位静态设备97

6.2.2跟踪中加入的复杂度98

6.2.3协作环境下的额外知识98

6.3移动模型99

6.3.1传统模型99

6.3.2随机过程模型99

6.3.2.1布朗运动模型99

6.3.2.2随机游走模型100

6.3.2.3航点随机游走101

6.3.2.4高斯—马尔可夫模型102

6.3.2.5基于马尔可夫链的模型103

6.3.3地理限制模型105

6.3.3.1路径移动模型105

6.3.4群组移动模型107

6.3.4.1参考点群组移动模型107

6.3.4.2相关群组移动模型108

6.3.5基于社会的模型109

6.3.5.1基于社会因素的模型109

6.4跟踪移动设备111

6.4.1传播条件下缓解阻塞111

6.4.2跟踪非移动的目标112

6.4.3跟踪移动的目标114

6.4.3.1使用移动检测的过程适应性114

6.4.3.2多模型方法114

6.4.4学习位置和轨迹模式116

6.4.4.1期望最大化算法117

6.4.4.2 k种方式的算法119

6.5结论121

第7章 误差抑制技术122

7.1概述122

7.2系统模型123

7.2.1非视距场景的最大似然算法125

7.2.2视距场景的Cramer-Rao下界126

7.3非视距场景：基本限制和ML解决方案128

7.3.1基于最大似然值的算法129

7.3.2 Cramer Rao下界131

7.4 NLOS定位中的最小二乘技术134

7.4.1加权最小二乘法134

7.4.2残差权重算法135

7.5基于约束的NLOS定位技术136

7.5.1 LS约束算法和二次规划136

7.5.2线性规划137

7.5.3几何约束位置估计138

7.5.4内点优化139

7.6非视距定位的鲁棒性估计141

7.6.1胡贝尔M估计141

7.6.2最小中位数平方法142

7.6.3其他鲁棒性估计方法142

7.7 NLOS定位的识别和丢弃技术143

7.7.1残留测试算法143

7.8结论144

第8章 定位系统和技术148

8.1概述148

8.2卫星定位149

8.2.1概述149

8.2.2基本原理150

8.2.2.1数学背景151

8.2.3卫星定位系统153

8.2.3.1概述153

8.2.3.2全球定位系统153

8.2.3.3增强系统154

8.2.3.4 GPS Ⅲ和GALILEO154

8.2.4精度和可靠度154

8.2.5当卫星定位系统应用于移动定位时的缺点154

8.3蜂窝定位155

8.3.1概述155

8.3.2 GSM156

8.3.2.1小区ID156

8.3.2.2 RSSI159

8.3.2.3移动台辅助定位TOA160

8.3.2.4精确度和可靠度161

8.3.3 UMTS164

8.3.3.1 3GPP标准164

8.3.3.2 OTDOA-IPDL165

8.3.3.3 U-TDOA165

8.3.3.4基于A-GNSS的定位166

8.3.4移动网络中的应急应用167

8.3.5应用于移动定位时的缺点168

8.4无线局域网／个人区域网络定位168

8.4.1无线局域网络上的解决方案168

8.4.1.1 UWB168

8.4.1.2蓝牙170

8.4.1.3 WLAN（Wi-Fi）171

8.4.2专用的解决方案171

8.4.2.1 RFID171

8.4.2.2红外线172

8.4.2.3超声波173

8.5 Ad hoc定位174

8.6混合定位方法174

8.6.1异构定位174

8.6.2蜂窝网和WLAN175

8.6.3 GPS辅助176

8.7结论176

第9章 协作移动定位178

9.1概述178

9.2协作定位179

9.2.1机器人网络179

9.2.2无线传感器网络181

9.2.2.1集群182

9.2.3无线移动网络183

9.3协作数据融合和过滤技术185

9.3.1 Coop-WNLLS：协作加权非线性最小二乘法185

9.3.1.1应用举例186

9.3.2 Coop-EKF：协作扩展卡尔曼滤波188

9.3.2.1应用举例188

9.4彗星：一种协作移动定位系统190

9.4.1系统架构190

9.4.2数据融合方法192

9.4.2.1 1L-DF：一级数据融合192

9.4.2.2 2L-DF：二级数据融合193

9.4.3性能评价198

9.4.3.1仿真模型198

9.4.3.2仿真结果201

9.5结论209

参考文献210

缩略语224

符号说明227