室内定位——技术与性能

室内定位是指在室内环境中实现定位，主要采用无线通信、基站定位、惯性导航定位、动作捕捉等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，进而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。本书从理论和实践角度探索室内定位的各个方面，描述各种定位方法的优缺点，包括基于传感器、相机、卫星和其他基于无线电的方法，以及红外传感器、激光、激光雷达、RFID、UWB、蓝牙、图像SLAM、Li-Fi、Wi-Fi、室内GNSS、条形码、图像识别、近场通信和二维码等技术。本书可作为室内定位工程师、工业和应用程序开发人员的参考用书，也可供无线通信和信号处理领域的人员学习。

导言 001
第1章 历史小片段 005
1.1 导航的第一个时代 005
1.2 经度问题与时间的重要性 006
1.3 时间与空间的联系 007
1.3.1 时间感知演变简史 007
1.3.2 与空间感知中可能变化的比较 009
1.4 无线电时代 010
1.5 首个地面定位系统 011
1.6 人造卫星时代 012
1.7 新问题：定位系统的可用性和准确性 014
参考文献 014
第2章 室内定位问题究竟是什么 016
2.1 室内定位概述 017
2.1.1 基本问题：导航应用举例 017
2.1.2 感知需求 018
2.1.3 多种可能的技术 019
2.1.4 关于“最佳”解决方案的讨论 021
2.2 室内定位是下一个“经度问题”吗 023
2.3 室内定位问题简述 025
参考文献 026
第3章 室内定位问题究竟是什么 027
3.1 基于角度的定位方法 027
3.1.1 纯角度定位方法 027
3.1.2 三角测量定位方法 028
3.2 基于距离的定位方法 028
3.2.1 基于已知环境的定位方法 028
3.2.2 雷达法 029
3.2.3 双曲线定位法 030
3.2.4 移动通信网络 031
3.3 基于多普勒的定位方法 032
3.3.1 多普勒雷达法 032
3.3.2 多普勒定位方法 032
3.4 基于物理量的定位方法 033
3.4.1 光照度测量 033
3.4.2 局域网 034
3.4.3 姿态和航向参考系 035
3.5 基于图像的定位方法 038
3.6 ILS、MLS、VOR和DME 039
3.7 小结 040
参考文献 041
第4章 各种室内技术的分类方法 043
4.1 概述 043
4.2 需要考虑的参数 043
4.3 关于这些参数的讨论 044
4.3.1 与系统硬件相关的参数 044
4.3.2 与系统类型和性能相关的参数 045
4.3.3 与系统实际实施相关的参数 046
4.3.4 与系统物理方面相关的参数 047
4.4 所涵盖的技术 048
4.5 各种技术的技术特点表格 054
4.6 借助技术特点表格选择技术 059
4.7 本书其余部分的选定方式 064
参考文献 069
第5章 近距离技术：方法、性能与限制 072
5.1 条形码 072
5.2 非接触卡和信用卡 075
5.3 图像识别 076
5.4 近场通信 078
5.5 二维码 080
5.6 关于其他技术的讨论 082
参考文献 082
第6章 房间限定技术：挑战与可靠性 085
6.1 图像标记 085
6.2 红外传感器 090
6.3 激光 091
6.4 激光雷达 093
6.5 声呐 095
6.6 超声波传感器 097
参考文献 099
第7章 “多个房间”技术 102
7.1 雷达 102
7.2 RFID 104
7.3 超宽带 106
参考文献 109
第8章 建筑范围技术 112
8.1 加速度计 113
8.2 蓝牙和低功耗蓝牙 115
8.3 陀螺仪 117
8.4 图像相对位移 118
8.5 图像SLAM 120
8.6 Li-Fi 120
8.7 光技术机会 122
8.8 声音 123
8.9 经纬仪 124
8.10 Wi-Fi 126
8.11 符号Wi-Fi 128
参考文献 131
第9章 建筑范围技术：室内GNSS的特例 134
9.1 概述 135
9.2 本地发射机的概念 135
9.3 伪卫星 136
9.4 转发器 139
9.4.1 时钟偏移方法 140
9.4.2 伪距方法 142
9.5 转发器?伪卫星 145
9.5.1 提议的系统架构 145
9.5.2 优点 147
9.5.3 限制 147
9.6 Grin-Loc 147
9.6.1 双天线 148
9.6.2 多双天线情况下的解算 150
参考文献 153
第10章 广域室内定位：街区、城市和区县方法 157
10.1 概述 157
10.2 业余无线电 158
10.3 ISM无线电频段（433/868MHz） 159
10.4 移动网络 159
10.4.1 第一代网络（GSM） 159
10.4.2 现代网络（3G、4G和5G） 163
10.5 LoRa和SigFox 164
10.6 调幅/调频广播 166
10.7 电视 167
参考文献 168
第11章 全球室内定位技术：可实现的性能 170
11.1 Argos系统和COSPAS-SARSAT系统 170
11.1.1 Argos系统 170
11.1.2 COSPAS-SARSAT系统 171
11.2 GNSS 173
11.3 高精度GNSS 175
11.3.1 高灵敏度GNSS（HS-GNSS） 175
11.3.2 辅助GNSS（A-GNSS） 176
11.4 磁力计 178
11.5 压力传感器 180
11.6 机会无线电信号 181
11.7 有线网络 182
参考文献 183
第12章 方法和技术的组合 187
12.1 概述 187
12.2 融合与混合 188
12.2.1 技术组合策略 188
12.2.2 选择最佳数据的策略 189
12.2.3 分类和估计器 193
12.2.4 滤波 193
12.3 协作方法 194
12.3.1 使用多普勒频移测量估算速度的方法 194
12.3.2 在某些节点固定的情况下使用多普勒频移测量的方法 197
12.3.3 使用多普勒频移测量估算角度的方法 199
12.3.4 基于距离测量的方法 201
12.3.5 分析网络变形的方法 203
12.3.6 评注 204
12.4 小结 204
参考文献 205
第13章 地图 208
13.1 地图：不仅仅是图像 208
13.2 室内环境带来的特定问题 209
13.3 地图表示 210
13.4 记录工具 212
13.5 一些室内地图应用示例 215
13.5.1 一些引导应用 215
13.5.2 一些与地图相关的服务 217
13.6 小结 217
参考文献 217
第14章 综述与未来可能的“演变” 220
14.1 室内定位：是机会信号还是本地基础设施 220
14.1.1 一些受约束的选择 221
14.1.2 三种方法的比较与讨论 222
14.2 讨论 225
14.3 个人日常生活可能的演变 226
14.3.1 学生的一天 226
14.3.2 改善门诊患者的医院就诊体验 227
14.3.3 公共场所的人流 229
14.4 物联网和万物互联 230
14.5 未来可能的方向 231
14.6 小结 232
参考文献 233