无线网络协作定位理论与技术

　　物联网正在掀起世界第三次信息产业的革命浪潮，它利用传感、通信等技术连接了虚拟世界和实体世界，实现万物互联互通与智能化管理。为满足物联网对于高精度位置感知能力的需求，利用时空信息融合的无线网络协作定位新技术正在成为目前的研究热点。本书从多个角度探讨了无线网络协作定位技术，运用统计推断理论分析了定位网络的性能极限，介绍了相关的理论、算法与实验，帮助读者深入理解前沿协作定位技术。本书适合作为定位领域科研人员的参考用书，也可以作为高等院校导航、通信、物联网和车辆工程等相关专业的研究生及高年级本科生的扩展阅读资料。

　　【沈渊】美国麻省理工学院博士，清华大学电子工程系副教授，博士生导师。主要研究方向为统计推理和网络优化，及其在无线网络定位和智能协同中的应用。现为IEEE通信协会无线电通讯技术委员会副主席，《IEEE Communication Letters》等期刊编辑，多次担任国际**学术会议分会主席。

绪论\t1
背景\t1
传统定位和协作定位\t2
网络定位与导航系统\t3
协作定位算法\t5
章节安排\t7
记号命名\t8
第1章 网络协作定位的模型\t9
1．1 网络设置\t9
1．2 状态模型\t10
1．2．1 非贝叶斯模型\t10
1．2．2 贝叶斯模型\t10
1．3 测量模型\t11
1．3．1 节点间测量\t11
1．3．2 节点内测量\t12
1．3．3 测量实例\t13
1．4 信息不等式和等效费歇尔信息分析\t14
1．5 定位技术\t15
1．5．1 网络基础设施\t15
1．5．2 常用信号度量\t16
1．6 本章小结\t17
第2章 定位性能理论分析\t18
2．1 定位精度的理论极限\t18
2．1．1 同步网络\t18
2．1．2 异步网络\t22
2．1．3 天线阵列定位\t24
2．2 时空协作定位\t27
2．2．1 空间协作\t27
2．2．2 时空协作\t29
2．3 几何解释\t33
2．3．1 信息椭圆\t33
2．3．2 空间协作的信息椭圆\t35
2．3．3 时空协作中的信息演化\t36
2．4 地图感知定位\t38
2．5 系统设计指南\t43
2．6 本章小结\t51
第3章 协作定位算法\t52
3．1 算法设计\t52
3．2 模型简化\t54
3．3 定位问题的求解方法\t54
3．3．1 非贝叶斯方法\t55
3．3．2 贝叶斯方法\t55
3．4 集中式协作定位算法\t56
3．4．1 基于MDS的协作定位算法\t57
3．4．2 基于SDP的协作定位算法\t59
3．4．3 仿真结果\t62
3．5 分布式协作定位算法\t64
3．5．1 基于LS/ML的协作定位算法\t65
3．5．2 基于置信传播的协作定位算法\t65
3．5．3 仿真结果\t68
3．6 复杂环境中的协作定位\t70
3．6．1 测距误差修正\t70
3．6．2 非视距环境下的协作定位模型\t71
3．6．3 非视距环境下的定位理论极限\t73
3．7 本章小结\t75
第4章 大规模阵列定位网络\t76
4．1 研究背景\t76
4．2 问题描述\t78
4．2．1 信号模型\t78
4．2．2 参数估计及误差下界\t80
4．2．3 等效费歇尔信息矩阵\t81
4．3 大规模阵列的渐进性能分析\t82
4．4 大规模阵列的定位性能分析\t85
4．4．1 阵列指向已知\t85
4．4．2 阵列指向未知与时钟同步的影响\t87
4．5 直接定位算法设计\t89
4．5．1 直接定位算法\t89
4．5．2 仿真实验\t91
4．6 本章小结\t96
第5章 基于全双工的协作定位和同步\t98
5．1 背景\t98
5．2 研究现状\t99
5．3 理论分析\t100
5．3．1 系统模型\t100
5．3．2 定位和同步方案\t101
5．3．3 方案细节\t103
5．3．4 性能分析\t104
5．4 算法设计\t111
5．4．1 信道模型\t111
5．4．2 互干扰消除及到达时间估计\t112
5．4．3 基于到达时间的定位和同步算法\t114
5．5 数值结果\t116
5．5．1 残余自干扰对性能的影响\t117
5．5．2 伪随机码序列间的互相关性对性能的影响\t118
5．5．3 全双工和频分双工通信模式下的PEB对比\t118
5．5．4 理论界和RMSE的比较\t119
5．6 本章小结\t121
第6章 协作定位中的资源分配与博弈\t122
6．1 背景与现状\t122
6．2 系统模型\t123
6．2．1 协作定位\t123
6．2．2 定位中的功率优化博弈\t125
6．3 竞争型资源分配博弈\t125
6．3．1 最佳响应策略\t126
6．3．2 两个节点间的协作\t127
6．3．3 多节点网络的协作\t130
6．3．4 性能评估\t131
6．4 协作型资源分配博弈\t132
6．4．1 基于纳什谈判方案的协作型博弈\t132
6．4．2 唯一解与严格可行性\t134
6．4．3 、 与系统成本最小化模型之间的比较\t134
6．5 有限链路型博弈\t136
6．5．1 树拓扑博弈\t137
6．5．2 一般链路约束下的博弈\t141
6．6 数值实验\t144
6．6．1 无链路约束下的博弈\t145
6．6．2 链路约束下的博弈\t149
6．7 本章小结\t153
第7章 定位与大规模网络\t154
7．1 研究背景\t154
7．1．1 大规模网络建模\t154
7．1．2 逾渗理论\t157
7．2 大规模网络的可定位性\t159
7．2．1 理论分析\t160
7．2．2 临界密度的数值估计\t165
7．3 本章小结\t168
第8章 案例：车联网中的协作定位\t169
8．1 研究背景\t169
8．2 车联网中的定位技术\t170
8．3 协作定位技术\t172
8．3．1 传统协作定位\t173
8．3．2 VANET协作定位\t173
8．3．3 车辆协作定位系统的结构\t175
8．4 5G车联网中的协作定位\t175
8．5 车联网分布式协作定位方法实例\t176
8．5．1 系统模型\t177
8．5．2 协作定位方案\t178
8．5．3 定位误差界限理论分析\t180
8．5．4 定位算法设计\t181
8．6 仿真设计及分析\t182
8．6．1 仿真场景设计\t182
8．6．2 仿真结果分析\t183
8．6．3 仿真总结\t192
8．7 本章小结\t192
参考文献\t193