全书内容涉及无线传感与定位技术的基本概念、原理、设计和工程实践，重点介绍了该领域的前沿热门技术内容，包括无线传播理论、信号和探测方法、TOA测量技术、跟踪算法的性能测评、定位系统的基础理论、常见定位方法、定位精度、传感器网络定位技术、非视距传播等。各章内容包括：绪论、无线传感网络节点定位技术、WiFi智能终端定位技术、线性序列扩频与定位技术，Sink节点优化与选址技术，记步测量与位置导航技术等。书中不但包括了对经典算法的描述、数学公式推导等，也提出了一些算法的改进，还给出了大量作者或研究生参与完成的实验操作与应用系统等。
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物联网、云计算、大数据齐头并进成为当前最热门的三大IT技术，将实现对传统行业和互联网行业颠覆性的改造和提升，并带来巨大的经济效益。而无线传感器网络是物联网最接近物理世界的一端，作为后起之秀对物联网技术的迅速崛起起到了关键性的作用。物联网概念一提出，全国就涌现出了大批的物联网技术创新型企业，面向智能家居、车联网、智能交通和智慧城市等新兴的领域。
全球定位系统作为一种室外定位技术，已经在车辆导航、物流配送、灾害应急、军事打击等领域得到了广泛的应用。但是在室内情况下，由于受建筑物遮挡的影响，全球定位系统的定位精度会大大下降，甚至于无法进行室内定位。因此需采用其他更加合理的技术方案实现室内定位。目前，在室内定位这个领域己存在多种定位方案，有基于声音、无线电、光波，以及基于惯性系统等技术方案。另外，自从2007年第一部iPhone移动设备发售，2008年第一部Android移动设备发售，2010年第一台iPad平板电脑发售，短短的几年，智能移动设备迅速在人们的生活中扮演了一个不可或缺的角色。社交网络、移动微博、网络游戏这些传统互联网业务也迅速向移动设备迁移。由于移动设备天生的移动特性，人们越来越希望可以通过移动设备获取自身的位置，感知他人的位置。
然而，受建设成本、复杂室内环境、算法鲁棒性不强等因素的影响，目前尚未有比较完善的定位技术方案。各种定位方案都有着或多或少的缺陷，实现面向复杂室内环境的、健壮的、较高精度的无线定位目前仍然是一个研究热点及难点。
在这样的背景下，课题组经过5年的努力，围绕无线定位开展研究工作，积累了大量的参考资料和研究成果。经过认真筛选，抓住当前该领域的研究热点问题，撰写了《无线传感与定位新技术》这部书。本书的内容安排如下：第1章绪论、第2章无线传感网络与定位技术、第3章无线传感网络节点选址技术，由梁久祯负责；第4章Wi-Fi定位技术、第6章CSS定位技术、第7章无线定位技术应用，由陈璟负责：第5章航位推算与室内定位技术，由朱向军负责；李军飞、王革超、张熠等参与了部分内容的写作工作。全书统稿由梁久祯负责，审稿由陈璟负责。
本书的出版得到国家自然科学基金（61170121）、江苏省自然科学基金（BK20150159）、常州大学信息科学与工程学院的支持，在此一并表示感谢。
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 室内无线定位技术概述 3
1.2.1 无线定位技术 4
1.2.2 Wi-Fi定位技术 5
1.2.3 声波定位技术 5
1.2.4 其他定位技术 6
1.3 室内无线定位技术研究现状 6
1.3.1 室内无线定位技术研究现状 6
1.3.2 室内无线定位技术标准化现状 7
1.3.3 基于CSS的宽带无线定位技术研究 8
1.4 本书的章节安排 9
参考文献 9
第2章 无线传感网络与定位技术 15
2.1 无线传感器网络中的ZigBee技术 16
2.1.1 起源 17
2.1.2 技术简介 18
2.1.3 自组织网通信 19
2.1.4 ZigBee产品 20
2.1.5 ZigBee网络 23
2.2 ZigBee协议 27
2.2.1 物理层与媒体访问控制层 28
2.2.2 网络层协议及组网方式 29
2.2.3 应用层 32
2.3 无线定位基本方法 35
2.3.1 三边测量法 35
2.3.2 三角测量法 36
2.3.3 双曲线定位法 36
2.3.4 抵达角度定位方法 37
2.3.5 最小二乘法 38
2.3.6 极大似然估计法 39
2.4 基于测距的定位算法 40
2.4.1 TOA定位算法 40
2.4.2 TDOA定位算法 41
2.4.3 RSSI定位算法 41
2.5 基于非测距的定位算法 42
2.5.1 质心定位算法 42
2.5.2 DV-Hop算法 43
2.5.3 APIT算法 45
2.5.4 凸规划定位算法 47
2.5.5 位置指纹法 47
2.6 基于ZigBee的TLM定位算法实例 48
2.6.1 定位算法 48
2.6.2 TLM定位算法设计 49
2.6.3 算法仿真及结果 50
2.7 本章小结 54
参考文献 54
第3章 无线传感网络节点选址技术 56
3.1 概述 56
3.2 静态节点部署 57
3.2.1 部署方法 58
3.2.2 部署主要目标 61
3.2.3 基于角色的部署策略 66
3.3 动态节点部署 67
3.3.1 动态重部署概述 67
3.3.2 动态重部署问题 68
3.3.3 汇聚节点重定位方案 70
3.4 移动网络汇聚节点动态选择模型 75
3.4.1 移动传感网概述 75
3.4.2 SCSN选址模型 76
3.4.3 结构意识自适应算法 78
3.4.4 SCSN低复杂度边界设计 80
3.4.5 Steiner移动应用高稳定低偏心性 82
3.4.6 模型性能测试 86
3.5 本章小结 88
参考文献 88
第4章 Wi-Fi定位技术 92
4.1 Wi-Fi基础 92
4.1.1 IEEE 802.11系列标准概述 92
4.1.2 Wi-Fi网络成员与结构 94
4.1.3 Wi-Fi信道 96
4.1.4 Wi-Fi MAC帧格式 98
4.1.5 Wi-Fi扫描 100
4.2 位置指纹法 103
4.2.1 概述 103
4.2.2 位置指纹数据库 104
4.2.3 搜索空间缩减技术 107
4.2.4 位置估算方法 110
4.3 轨迹优化 118
4.3.1 状态空间模型 118
4.3.2 贝叶斯递推估计原理 118
4.3.3 卡尔曼滤波及其改进 119
4.4 Loc定位研究工具集 123
4.4.1 工具集概述 123
4.4.2 Loclib 124
4.4.3 Loctrace 127
4.4.4 Loceva 128
4.4.5 Locana 130
4.5 本章小结 132
参考文献 132
第5章 航位推算与室内定位技术 134
5.1 惯性测量单元 134
5.1.1 MEMS的应用与发展 134
5.1.2 MEMS的分类与功能 134
5.1.3 坐标系定义与变换 137
5.2 计步算法与步长估计 138
5.2.1 人体运动步态模型 138
5.2.2 数据预处理方法 139
5.2.3 计步算法 143
5.2.4 步长估计方法 148
5.3 姿态解算与方向测量方法 151
5.3.1 基于加速度计和磁场传感器的方向估计测量方法 151
5.3.2 基于陀螺仪的方向测量方法 153
5.3.3 基于PCA的方向测量方法 154
5.3.4 多传感器数据融合方法 158
5.4 基于航位推算的室内定位方法及其扩展 163
5.4.1 个人航位推算原理 163
5.4.2 粒子滤波与航位推算 163
5.4.3 Landmark矫正技术 168
5.4.4 Wi-Fi位置指纹辅助定位 170
5.5 室内定位系统仿真与分析 171
5.5.1 仿真环境与参数设置 171
5.5.2 航位推算与粒子滤波 173
5.5.3 计步与方向误差容忍 175
5.5.4 粒子滤波参数分析 176
5.5.5 环境参数分析 177
5.6 本章小结 178
参考文献 178
第6章 CSS定位技术 182
6.1 基于CSS的无线网络技术简介 182
6.1.1 Chirp信号与脉冲压缩理论 182
6.1.2 MDMA调制技术 186
6.1.3 CSS的发展及技术特点 188
6.1.4 CSS无线定位技术与其他技术方案的比较 192
6.1.5 基于CSS的无线测距方法 196
6.2 非视距传播问题 198
6.2.1 非视距识别 200
6.2.2 非视距误差抑制 204
6.3 本章小结 206
参考文献 206
第7章 无线定位技术应用 208
7.1 煤矿井下定位系统 209
7.1.1 ZigBee技术优势 209
7.1.2 煤矿井下定位系统设计 210
7.1.3 ZigBee网络架构与实现 211
7.1.4 小结 213
7.2 基于Wi-Fi的商场定位系统 213
7.2.1 Wi-Fi定位研究现状 214
7.2.2 商场定位系统概要 216
7.2.3 总体设计需求 217
7.2.4 具体实施 218
7.2.5 小结 220
7.3 老人关爱室内定位系统 220
7.3.1 项目背景 220
7.3.2 航位推算系统 221
7.3.3 系统设计 221
7.3.4 意义与改进 224
7.4 基于Ubisense平台的仓储物流系统 224
7.4.1 UWB技术优势 225
7.4.2 系统部署 225
7.4.3 叉车与货盘定位 226
7.4.4 系统结构 227
7.4.5 实现功能 228
7.4.6 技术优势 228
7.5 定位方案 229
7.5.1 其他室内定位方案 229
7.5.2 新兴的室内定位方案 231
7.5.3 室内定位方案比较 234
7.6 本章小结 235
参考文献 236
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