UWB定位技术及智能制造应用

　　超宽带（Ultra WideBand，UWB）是一种新型的无线通信技术，近年来兴起了对该技术的研究和产品开发热潮。本书以科普性、理论性、技术性和实用性为编写原则，面向智能制造发展过程中对各类生产要素高精度定位的需求，深入浅出地阐述了UWB高精度定位技术的相关理论、方法、模型和实现算法。同时，结合本书作者及其科研团队在智能制造领域中的理论和技术研究，介绍了行业代表性产品的研发和应用案例。为增强本书的技术实用性，在附录部分涵盖了关于TDOA的定位程序、定位数据处理及显示程序、UWB典型产品选型指导以及UWB系统标准化接口协议等，兼具实用技术手册的功能。 本书可以为UWB定位软硬件研发人员、企业安全和生产运营管理人员、智能制造系统研发人员提供宝贵的技术参考，同时也可以作为无线通信、智能制造及其相关专业的高年级本科生或研究生的教材。

　　赵荣泳 博士，副教授，博导，同济大学电子信息与工程学院CIMS研究中心。企业数字化技术教育部工程中心主任助理。国际电气和电子工程师协会IEEE Member，中国人工智能学会粒计算与知识发现专业委员会委员，上海市微电脑应用学会会员；主要研究方向：复杂系统建模、智能制造。主持国家自然基金项目2项，上海市自然基金项目1项，上海市重大研究计划项目1项，参与国家自然基金重大计划项目1项，重点项目1项，上海市科技创新项目12项，上海市信息化项目6项。获得教育部科技进步奖二等奖1项，上海市科技进步奖三等奖2项。江苏省双创人才项目1项。发表学术论文及专著83篇。发明专利12项，软件著作权21项，SCI/EI收录26篇。采用UWB技术和人工智能技术，已研制“5G绿色园区智能工业云平台”和“大型制造企业安全管理工业云平台”。

目录

前言
第1章常用无线定位技术概述
11RFID定位技术
111RFID技术简介
112RFID定位技术的原理及发展
12WiFi定位技术
121WiFi技术原理
122基于WiFi的无线定位技术
123WiFi定位技术的应用
13ZigBee定位技术
131ZigBee技术原理
132基于ZigBee的室内定位系统
14SLAM定位技术
141SLAM技术简介
142SLAM定位系统构建
15无线UWB定位技术
151UWB技术简介
152UWB室内定位技术
165G定位技术
1615G技术简介
1625G室内定位技术
17卫星定位技术
171卫星定位技术概述
172美国GPS卫星定位与导航系统
173中国北斗卫星定位与导航系统
174欧盟伽利略卫星定位与导航系统
175俄罗斯格洛纳斯卫星定位与导航系统
18常用定位技术性能对比
19定位技术发展趋势
110本章小结
第2章UWB无线通信技术
21UWB定位技术现状
211UWB技术的由来
212UWB技术的发展
213UWB定位关键技术
22UWB技术标准与规范
221IEEE相关标准
222ETSI国际标准
223ECMA国际标准
224无线多媒体UWB规范
225ISO国际标准
23各国监管机构及频谱分配
231中国频谱分配
232美国频谱分配
233日本频谱分配
24本章小结
第3章UWB无线定位原理及方法
31常见的测量方法
311三边测量法
312三角测量法
313极大似然估计法
32UWB室内定位系统原理
321UWB室内定位系统结构
322UWB室内定位系统发射器原理
323UWB室内定位系统接收器原理
33典型的无线定位方法
331基于信号到达时间的定位方法TOA估计法
332基于信号到达时间差的定位方法TDOA估计法
333基于信号到达角度的定位方法AOA估计法
334基于接收信号强度的定位方法RSSI估计法
335混合定位方法
336网络连通性
34本章小结
第4章UWB室内定位模型及算法
41UWB的系统信号
411脉冲波形
412脉冲的调制方式
413扩频技术
42UWB的信道模型
421双簇模型
422SV模型
423IEEE 802153a UWB信道模型
424IEEE 802154a UWB信道模型
43UWB的定位算法
431小二乘法
432Fang算法
433Chan算法
434Taylor算法
435高斯牛顿算法
44基于UWB的室内定位实现
441TDOA模型
442算法介绍
443仿真与分析
45本章小结
第5章UWB定位误差分析及消除方法
51UWB系统的定位精度影响因素
52定位性能评价指标
53UWB室内定位系统的误差分析
54UWB定位误差消除方法
55本章小结
第6章UWB系统中的惯性导航辅助定位
61惯性导航原理介绍
611惯性导航的作用
612IMU部件介绍
613惯性器件确定性误差
614惯性器件随机误差
615惯性导航系统
62三维空间刚体运动
621坐标系
622坐标系间的欧氏变换
623欧拉角
624四元数
63卡尔曼滤波技术
631经典卡尔曼滤波技术
632扩展卡尔曼滤波技术
633无迹卡尔曼滤波技术
634容积卡尔曼滤波技术
64定位耦合算法
641松耦合算法
642紧耦合算法
65耦合算法与仿真验证
651耦合导航系统初始化
652运动学模型
653量测方程
654耦合导航
655仿真验证
66本章小结
第7章UWB定位系统产品迭代研制的行业案例
71位置传感器
72位置到业务
73UWB定位引擎软件
74UWB定位系统后台软件研制
75UWB定位系统接口研发
76产品迭代与性能图谱
77本章小结
第8章智能制造原理与UWB定位系统建设
81智能制造概述
811智能制造的内涵
812智能制造的发展历程
813智能制造分类
814智能制造关键技术
82智能制造中物流柔性化和透明化
821柔性与物流的概念
822物流的柔性化和透明化策略
83智能制造中的柔性物流系统
831柔性物流系统分类
832柔性物流系统优点
833企业对物流系统柔性化的需求
84物流系统柔性的测度
841物流系统的范围柔性和响应柔性测度
842物流系统的多路径柔性
843物流系统柔性的可靠性测度
85智能制造中柔性物流的技术基础
851定位精度
852实时性
853可靠性
854透明化
86智能制造中柔性物流的定位需求
861柔性物流中的定位对象
862柔性物流对定位的功能需求
863柔性物流对定位的性能需求
864无线定位技术对比与选取
865物流中UWB定位方法的选取
87智能制造UWB定位系统的建设
871UWB定位的空间维度
872UWB定位系统的设备选型