室內定位理論、方法和應用（簡體書）

《室內定位理論、方法和應用》以室內定位問題為主線，以復雜環境下的目標定位問題為背景，從參數化定位到非參數化定位、直達波定位到非直達波定位、專用定位系統到寄生定位系統、室內定位理論到室內定位實現，系統全面地介紹了室內定位理論和關鍵技術，并給出了具有代表性的室內定位系統和典型應用示例。

第1章 概述
1.1 室內定位的特點
1.2 室內定位的發展
1.3 室內定位方法的分類
1.3.1 從室內信道的特征談起
1.3.2 從參數化定位到非參數化定位
1.4 常見室內定位方法
1.4.1 紅外線室內定位方法
1.4.2 超聲波室內定位方法
1.4.3 藍牙室內定位方法
1.4.4 RFID室內定位技術
1.4.5 UWB室內定位技術
1.4.6 WiFi室內定位技術
1.4.7 ZigBee室內定位技術
1.4.8 室內麥克風陣列定位技術
1.4.9 SLAM室內定位技術
1.4.10 室內電力線定位技術
1.5 幾種常見的定位機制
1.5.1 三角測量技術
1.5.2 RSSI測量技術
1.6 室內定位的幾種協議標準
1.6.1 紅外通信協議
1.6.2 藍牙通信協議
1.6.3 ZigBee通信協議
1.6.4 UWB通信協議
1.6.5 WiFi通信協議
1.7 總結
第2章 室內環境和室內信道
2.1 常見的信道模型
2.1.1 經驗模型
2.1.2 確定性模型
2.2 室內信道模型
2.2.1 S－V模型
2.2.2 －K模型
2.2.3 兩簇模型
2.2.4 IEEE02.15.3a標準模型
2.3 直達波和非直達波傳播
2.4 直達波鑒別算法
2.4.1 Wylie鑒別方法
2.4.2 假設檢驗判決方法
2.4.3 殘差分析判決方法
2.5 非直達波剔除算法
2.5.1 Wylie方法
2.5.2 殘差加權算法
2.5.3 幾何約束法
2.5.4 其他NLOS剔除算法
第3章 參數化室內定位方法
3.1 幾種典型的定位方法介紹
3.1.1 TOA估計法
3.1.2 TDOA估計法
3.1.3 AOA估計法（184）
3.1.4 RSSI估計法
3.1.5 混合定位算法
3.1.6 多維標度算法（MDS）
3.2 影響參數化室內定位方法定位精度的因素
3.2.1 信號的自由空間衰減（188）
3.2.2 信號的吸收效應（188）
3.2.3 非視距（NLOS）傳播
3.2.4 多徑和陰影效應
3.3 參數化室內定位方法的定位誤差分析
第4章 非參數化室內定位方法
4.1 非參數化室內定位概述
4.2 幾種典型的非參數化室內定位技術
4.2.1 信號強度指紋定位技術
4.2.2 空間譜指紋定位技術
4.2.3 機器學習型自適應定位技術（190）
4.2.4 圖像指紋定位技術（191）
4.2.5 RFID標簽定位技術
4.2.6 基于數據內插的定位技術
4.2.7 基于Kernel方法的定位技術
4.3 制約現有非參數化室內定位的定位精度的因素
4.3.1 失配問題
4.3.2 對信道狀態信息的利用率很低
4.3.3 對指紋庫的利用率低
4.4 非參數化室內定位的發展方向
4.4.1 在算法研究方面
4.4.2 在工程應用方面
4.5 總結
第5章 基于ZigBee的無線傳感器網絡室內定位
5.1 ZigBee知識的介紹
5.1.1 概念
5.1.2 ZigBee技術的硬件
5.1.3 ZigBee技術的軟件
5.1.4 ZigBee技術的應用與發展
5.2 基于ZigBee的參數化室內定位方法
5.2.1 數學模型
5.2.2 算法介紹
5.2.3 ZigBee室內定位網絡
5.2.4 上位機軟件實現
5.2.5 ZigBee參數化室內定位的實現
5.3 基于ZigBee的非參數化室內定位方法
5.3.1 非參數化定位算法
5.3.2 非參數化定位的網絡架構
5.3.3 測量多信道RSSI與距離的關系
5.3.4 非參數化室內定位實現
5.4 基于ZigBee技術的室內定位分析
5.4.1 參數化與非參數化定位結果分析
5.4.2 基于ZigBee技術的室內定位的各種改進
第6章 麥克風陣列室內定位方法
6.1 引言
6.1.1 麥克風陣列的應用
6.1.2 基于室內麥克風陣列的音頻信號處理
6.2 麥克風陣列音頻定位概述
6.2.1 室內音頻信號的特點
6.2.2 麥克風陣列信號處理
6.2.3 基于麥克風陣列的室內聲源定位方法的分類
6.3 基于信號到達角度（DOA）的定位方法
6.3.1 基于最大輸出功率的可控波束形成技術
6.3.2 基于信號協方差的空間功率譜方法
6.3.3 波達角定位
6.4 基于時延估計（TDE）的定位方法
6.4.1 時延估計方法
6.4.2 時延估計定位
6.5 基于信號能量（RSSI）的定位方法
6.5.1 信號模型
6.5.2 最大似然估計定位方法
6.6 數據庫匹配定位方法
6.7 小結
第7章 電力線室內定位系統
7.1 電力線定位概述
7.1.1 電力線室內定位研究的意義
7.1.2 電力線室內定位的國內外研究現狀
7.2 電力線信號傳輸原理
7.2.1 電力線的復用技術
7.2.2 電力線復用傳輸信號的加工
7.2.3 低壓電力線的信道特性（282）
7.3 電力線室內定位技術
7.3.1 電力線室內定位技術的工作原理
7.3.2 定位算法
7.4 實驗設計
7.4.1 信號發生模塊的設計
7.4.2 標簽的設計
7.4.3 軟件的設計
7.5 實驗結果
7.6 電力線室內定位與GSM、WiFi定位的比較
7.7 總結及展望
第8章 室內定位的典型應用
8.1 室內定位技術在地下停車場中的應用
8.1.1 定位系統介紹
8.1.2 需解決的關鍵問題
8.2 室內定位技術在展會等環境中的應用
8.2.1 系統介紹
8.2.2 系統特點
8.2.3 系統布置
8.3 室內定位技術在智能家居中的應用
8.3.1 典型的智能家居系統
8.3.2 典型的智能家居網絡——WHANS
8.3.3 智能家居無線網絡的設計要求
8.3.4 智能家居無線網絡的各種標準特征
參考文獻

（2）利用麥克風陣列各陣元接收到的信號和對應的空間信息，可以探測到聲源的位置信息；
（3）在一定的范圍內，麥克風陣列可以對聲源進行自適應檢測、定位及跟蹤。
因此，麥克風陣列被應用到諸多領域。
基于麥克風陣列的聲源定位就是指利用麥克風陣列獲取聲音信號，通過對多路聲音信號進行分析與處理，在空間域中定出一個或多個聲源的平面或空間坐標，由此得到聲源的位置。
和傳統雷達定位技術不同，基于麥克風陣列的室內定位系統具有隱蔽性、不易受干擾等優點。基于麥克風陣列的室內定位系統涉及數字信號處理、陣列信號處理、數據融合、模式識別等多個領域，已成為語音信號處理中重要且具有挑戰性的研究方向。
6.1.1 麥克風陣列的應用
基于麥克風陣列的聲源定位系統在很多場合得到了廣泛的應用。一些典型的應用場合介紹如下。
1.視頻會議，視頻監控和大型會場
在傳統的大型會場或視頻會議中，如果只是在一個固定的位放置一個麥克風，當發言人距離麥克風較遠時，獲取的語音信號的質量通常很差。為了使語音信號得到增強，可供選擇的方法有兩種：一種常見方法是將麥克風傳遞給發言人，這種方法成本低但使用不方便；另外一種方法為給每個發言人配備一個麥克風，這種方法在參會者眾多時成本太高。基于麥克風陣列的聲源定位系統不僅成本適中，安裝方便，而且麥克風陣列會自動聚焦到發言者，增強發言者的音量，抑制其他干擾和環境噪聲。在視頻監控和視頻會議中，基于麥克風陣列的聲源定位系統會自動將攝像頭轉向聲源所在區域，從而可以更好地采集語音信息和視頻資料，節省人力成本。根據這種需求，多家公司推出了基于麥克風陣列的音／視頻會議產品，如Polycom，Lifesize（2009年被Logitech收購）等公司，其中Lifesize公司的Lifesize Phone系統是高端視頻會議系統的典型代表，該系統采用16個麥克風構成了均勻環形麥克風陣列。
2.車載電話系統
當車輛處于高速運行狀態時，如果駕駛員用手去拿電話，可能會引發安全問題，車載免提電話由此應運而生。然而當車內人有多人說話時，由于高速運行的車輛一般聲音較大，所以車載電話的接收效果一般較差。如果運用麥克風陣列定位駕駛員位置，強化此位置的聲音，抑制其他方向的聲音和周圍的噪聲，車載免提電話的通話效果就會得到明顯的提升。