前言

随着无线通信技术的飞跃发展,人们对智能化生活的需求也不断提升。基于位置的服务已经逐渐成为日常生活的必要组成部分,例如导航追踪、交通管理及旅游服务等。实际上,LBS在室内场景下的应用更加广泛,比如商场或超市购物、仓库物品管理、游戏开发等。在未来5G的发展中,车联网、智能家居、工业4.0、VR等新兴技术与产业更加需要高精度定位技术的支持。

无线定位技术研究受到国内外标准组织、研究机构及产业界的广泛关注。国际标准组织3GPP长期致力于无线定位技术标准化,主要内容涉及无线定位方法、LBS标准,并且详细规范了定位系统的网络架构、网络单元及工作流程等。美国FCC主要致力于无线网络紧急呼叫业务下的无线定位标准,对无线定位精度进行了量化规范。中国2016年国家重大研发计划将“导航与位置服务核心技术”方向作为重要支持项目之一,作者所在单位也承担了该项目的研究工作。国内外各大公司,包括谷歌、苹果、微软、百度和阿里巴巴等互联网公司,也都在室内外地图、定位系统部署和导航追踪等方面颇有建树。

发展至今,无线定位技术已经趋于成熟,全球已部署4套卫星定位系统,基于蜂窝网等地面广域覆盖网络的定位系统也已经开始应用。为满足室内LBS性能要求,近年来基于无线局域网、射频识别、超宽带和蓝牙等网络实现室内定位的技术也如雨后春笋般涌现,其定位精度达米级,甚至采用超宽带技术可达厘米级精度。然而,由于无线传播环境复杂、生活环境不断变化等因素影响,现有的定位服务尚不足以满足人们的高精度、多样化业务需求,还有待于依靠多种定位技术融合协作进一步提高定位性能。

本书聚焦无线定位的基本原理和关键技术。全书共分为8章,第1章主要介绍定位技术的起源、发展与分类;第2章分析影响定位的重要因素—无线传播环境;第3章介绍定位基本原理和算法,包括测量方法和定位算法;第4~6章分别系统介绍卫星定位、蜂窝网定位和无线局域网定位,包括基本原理、定位方法、误差来源及应用;第7章给出蜂窝网定位的实例——LTE室内高精度定位,包括系统架构、实现原理及方法以及性能演示分析等,本章的定位系统是作者的自主研发成果;第8章总结无线定位在现网和5G中的应用以及未来无线定位的发展。作者长期从事室内外定位技术研究工作,并且致力于定位系统的设备研发与网络部署等领域。

本书由刘琪担任主编,冯毅、邱佳慧、胡荣贻、张文浩、陈祎、马玥、刘珊等共同撰写完成。其中,刘琪、冯毅主要负责全书内容选材和审稿;邱佳慧负责第1、6、7章的编写和统稿;张文浩负责第2、7章的编写;胡荣贻负责第3、5、7章的编写;陈祎负责第4、7章的编写;马玥负责第5章的编写;刘珊负责第8章的编写。感谢北京邮电大学陈俊亮院士对本书出版的大力支持,并欣然作序。在本书撰写过程中,中国联通的迟永生、刘华平、马红兵、唐雄燕、范斌、胡云、王友祥、韩潇、王蕴实,北京交通大学的苏伟、陈佳等提供了支持和帮助,对此表示衷心感谢。同时,感谢深圳国人通信有限公司对本书出版的支持。各位同事的技术积累、专业精神与无私支持是完成本书的动力所在。

因作者水平有限,书中难免存在错漏与不足之处,敬请广大读者批评指正。

作者

2016年9月27日于北京