移动定位与跟踪PDF电子书下载

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 OFDM 36

3.4.1.2扩频 37

3.4.2多址技术 39

3.4.2.1 TDMA 39

3.4.2.2 FDMA/OFDMA 39

3.4.2.3 CDMA 40

3.4.2.4 SDMA 40

3.4.2.5 CSMA/CA 41

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ID 53

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GALILEO 154

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 GSM 156

8.3.2.1小区ID 156

8.3.2.2 RSSI 159

8.3.2.3移动台辅助定位TOA 160

8.3.2.4精确度和可靠度 161

8.3.3 UMTS 164

8.3.3.1 3GPP标准 164

8.3.3.2 OTDOA-IPDL 165

8.3.3.3 U-TDOA 165

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 UWB 168

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 RFID 171

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WLAN 175

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