室內(nèi)定位是指在室內(nèi)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)定位,主要采用無(wú)線通信、基站定位、慣性導(dǎo)航定位、動(dòng)作捕捉等多種技術(shù)集成形成一套室內(nèi)位置定位體系,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人員、物體等在室內(nèi)空間中的位置監(jiān)控。本書從理論和實(shí)踐角度探索室內(nèi)定位的各個(gè)方面,描述各種定位方法的優(yōu)缺點(diǎn),包括基于傳感器、相機(jī)、衛(wèi)星和其他基于無(wú)線電的方法,以及紅外傳感器、激光、激光雷達(dá)、RFID、UWB、藍(lán)牙、圖像SLAM、Li-Fi、Wi-Fi、室內(nèi)GNSS、條形碼、圖像識(shí)別、近場(chǎng)通信和二維碼等技術(shù)。本書可作為室內(nèi)定位工程師、工業(yè)和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員的參考用書,也可供無(wú)線通信和信號(hào)處理領(lǐng)域的人員學(xué)習(xí)。
Nel Samama,博士,法國(guó)電信研究所電子和物理系教授,研究領(lǐng)域?yàn)槎ㄎ慌c導(dǎo)航,尤其是詳細(xì)的無(wú)線電地理定位解決方案,出版該領(lǐng)域的專業(yè)圖書多本,發(fā)表論文多篇,擁有專利十多項(xiàng),
孟志鵬,國(guó)防科技大學(xué)博士,某研究院教授,長(zhǎng)期從事導(dǎo)航、定位及目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域的教學(xué)、管理與研究工作,在該域發(fā)表多篇論文,參與出版圖書多部,擁有專利多項(xiàng)。
導(dǎo)言 001
第1章 歷史小片段 005
1.1 導(dǎo)航的第一個(gè)時(shí)代 005
1.2 經(jīng)度問(wèn)題與時(shí)間的重要性 006
1.3 時(shí)間與空間的聯(lián)系 007
1.3.1 時(shí)間感知演變簡(jiǎn)史 007
1.3.2 與空間感知中可能變化的比較 009
1.4 無(wú)線電時(shí)代 010
1.5 首個(gè)地面定位系統(tǒng) 011
1.6 人造衛(wèi)星時(shí)代 012
1.7 新問(wèn)題:定位系統(tǒng)的可用性和準(zhǔn)確性 014
參考文獻(xiàn) 014
第2章 室內(nèi)定位問(wèn)題究竟是什么 016
2.1 室內(nèi)定位概述 017
2.1.1 基本問(wèn)題:導(dǎo)航應(yīng)用舉例 017
2.1.2 感知需求 018
2.1.3 多種可能的技術(shù) 019
2.1.4 關(guān)于“最佳”解決方案的討論 021
2.2 室內(nèi)定位是下一個(gè)“經(jīng)度問(wèn)題”嗎 023
2.3 室內(nèi)定位問(wèn)題簡(jiǎn)述 025
參考文獻(xiàn) 026
第3章 室內(nèi)定位問(wèn)題究竟是什么 027
3.1 基于角度的定位方法 027
3.1.1 純角度定位方法 027
3.1.2 三角測(cè)量定位方法 028
3.2 基于距離的定位方法 028
3.2.1 基于已知環(huán)境的定位方法 028
3.2.2 雷達(dá)法 029
3.2.3 雙曲線定位法 030
3.2.4 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) 031
3.3 基于多普勒的定位方法 032
3.3.1 多普勒雷達(dá)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 光照度測(cè)量 033
3.4.2 局域網(wǎng) 034
3.4.3 姿態(tài)和航向參考系 035
3.5 基于圖像的定位方法 038
3.6 ILS、MLS、VOR和DME 039
3.7 小結(jié) 040
參考文獻(xiàn) 041
第4章 各種室內(nèi)技術(shù)的分類方法 043
4.1 概述 043
4.2 需要考慮的參數(shù) 043
4.3 關(guān)于這些參數(shù)的討論 044
4.3.1 與系統(tǒng)硬件相關(guān)的參數(shù) 044
4.3.2 與系統(tǒng)類型和性能相關(guān)的參數(shù) 045
4.3.3 與系統(tǒng)實(shí)際實(shí)施相關(guān)的參數(shù) 046
4.3.4 與系統(tǒng)物理方面相關(guān)的參數(shù) 047
4.4 所涵蓋的技術(shù) 048
4.5 各種技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)表格 054
4.6 借助技術(shù)特點(diǎn)表格選擇技術(shù) 059
4.7 本書其余部分的選定方式 064
參考文獻(xiàn) 069
第5章 近距離技術(shù):方法、性能與限制 072
5.1 條形碼 072
5.2 非接觸卡和信用卡 075
5.3 圖像識(shí)別 076
5.4 近場(chǎng)通信 078
5.5 二維碼 080
5.6 關(guān)于其他技術(shù)的討論 082
參考文獻(xiàn) 082
第6章 房間限定技術(shù):挑戰(zhàn)與可靠性 085
6.1 圖像標(biāo)記 085
6.2 紅外傳感器 090
6.3 激光 091
6.4 激光雷達(dá) 093
6.5 聲吶 095
6.6 超聲波傳感器 097
參考文獻(xiàn) 099
第7章 “多個(gè)房間”技術(shù) 102
7.1 雷達(dá) 102
7.2 RFID 104
7.3 超寬帶 106
參考文獻(xiàn) 109
第8章 建筑范圍技術(shù) 112
8.1 加速度計(jì) 113
8.2 藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙 115
8.3 陀螺儀 117
8.4 圖像相對(duì)位移 118
8.5 圖像SLAM 120
8.6 Li-Fi 120
8.7 光技術(shù)機(jī)會(huì) 122
8.8 聲音 123
8.9 經(jīng)緯儀 124
8.10 Wi-Fi 126
8.11 符號(hào)Wi-Fi 128
參考文獻(xiàn) 131
第9章 建筑范圍技術(shù):室內(nèi)GNSS的特例 134
9.1 概述 135
9.2 本地發(fā)射機(jī)的概念 135
9.3 偽衛(wèi)星 136
9.4 轉(zhuǎn)發(fā)器 139
9.4.1 時(shí)鐘偏移方法 140
9.4.2 偽距方法 142
9.5 轉(zhuǎn)發(fā)器?偽衛(wèi)星 145
9.5.1 提議的系統(tǒng)架構(gòu) 145
9.5.2 優(yōu)點(diǎn) 147
9.5.3 限制 147
9.6 Grin-Loc 147
9.6.1 雙天線 148
9.6.2 多雙天線情況下的解算 150
參考文獻(xiàn) 153
第10章 廣域室內(nèi)定位:街區(qū)、城市和區(qū)縣方法 157
10.1 概述 157
10.2 業(yè)余無(wú)線電 158
10.3 ISM無(wú)線電頻段(433/868MHz) 159
10.4 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) 159
10.4.1 第一代網(wǎng)絡(luò)(GSM) 159
10.4.2 現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)(3G、4G和5G) 163
10.5 LoRa和SigFox 164
10.6 調(diào)幅/調(diào)頻廣播 166
10.7 電視 167
參考文獻(xiàn) 168
第11章 全球室內(nèi)定位技術(shù):可實(shí)現(xiàn)的性能 170
11.1 Argos系統(tǒng)和COSPAS-SARSAT系統(tǒng) 170
11.1.1 Argos系統(tǒng) 170
11.1.2 COSPAS-SARSAT系統(tǒng) 171
11.2 GNSS 173
11.3 高精度GNSS 175
11.3.1 高靈敏度GNSS(HS-GNSS) 175
11.3.2 輔助GNSS(A-GNSS) 176
11.4 磁力計(jì) 178
11.5 壓力傳感器 180
11.6 機(jī)會(huì)無(wú)線電信號(hào) 181
11.7 有線網(wǎng)絡(luò) 182
參考文獻(xiàn) 183
第12章 方法和技術(shù)的組合 187
12.1 概述 187
12.2 融合與混合 188
12.2.1 技術(shù)組合策略 188
12.2.2 選擇最佳數(shù)據(jù)的策略 189
12.2.3 分類和估計(jì)器 193
12.2.4 濾波 193
12.3 協(xié)作方法 194
12.3.1 使用多普勒頻移測(cè)量估算速度的方法 194
12.3.2 在某些節(jié)點(diǎn)固定的情況下使用多普勒頻移測(cè)量的方法 197
12.3.3 使用多普勒頻移測(cè)量估算角度的方法 199
12.3.4 基于距離測(cè)量的方法 201
12.3.5 分析網(wǎng)絡(luò)變形的方法 203
12.3.6 評(píng)注 204
12.4 小結(jié) 204
參考文獻(xiàn) 205
第13章 地圖 208
13.1 地圖:不僅僅是圖像 208
13.2 室內(nèi)環(huán)境帶來(lái)的特定問(wèn)題 209
13.3 地圖表示 210
13.4 記錄工具 212
13.5 一些室內(nèi)地圖應(yīng)用示例 215
13.5.1 一些引導(dǎo)應(yīng)用 215
13.5.2 一些與地圖相關(guān)的服務(wù) 217
13.6 小結(jié) 217
參考文獻(xiàn) 217
第14章 綜述與未來(lái)可能的“演變” 220
14.1 室內(nèi)定位:是機(jī)會(huì)信號(hào)還是本地基礎(chǔ)設(shè)施 220
14.1.1 一些受約束的選擇 221
14.1.2 三種方法的比較與討論 222
14.2 討論 225
14.3 個(gè)人日常生活可能的演變 226
14.3.1 學(xué)生的一天 226
14.3.2 改善門診患者的醫(yī)院就診體驗(yàn) 227
14.3.3 公共場(chǎng)所的人流 229
14.4 物聯(lián)網(wǎng)和萬(wàn)物互聯(lián) 230
14.5 未來(lái)可能的方向 231
14.6 小結(jié) 232
參考文獻(xiàn) 233