《物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)》教學(xué)大綱

1、物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)教學(xué)大綱一、課程基本信息中文名稱物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)英文名稱Positioning Technology of IoT適用專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程先修課程通信原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、單片機(jī)課程類別專業(yè)拓展課修讀性質(zhì)任選學(xué)分/學(xué)時(shí)2學(xué)分/21學(xué)時(shí)（21學(xué)時(shí)）考核方式考查二、教學(xué)目標(biāo)物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一門交叉性學(xué)科，它涉及到通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)等多種技術(shù)領(lǐng)域。教學(xué)內(nèi)容主要涵蓋如下兩個(gè)方面的內(nèi)容：。廣域網(wǎng)定位分為衛(wèi)星定位和基站蜂窩移動(dòng)定位；無(wú)線局域網(wǎng)定位主要包括Wi-Fi定位、ZigBee定位、UWB定位、CSS定位技術(shù)等。通過(guò)相關(guān)理論和實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線定位的理

2、解掌握及應(yīng)用。三、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第一章 緒論（3學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo)1.了解無(wú)線定位系統(tǒng)的發(fā)展歷史、分類。2.了解無(wú)線定位系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容。（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：無(wú)線定位系統(tǒng)基本分類、研究?jī)?nèi)容。難點(diǎn)：無(wú)線定位算符、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。（三）教學(xué)內(nèi)容1.1無(wú)線定位系統(tǒng)的歷史與現(xiàn)狀1.1.1無(wú)線定位的起源1.1.2無(wú)線定位發(fā)展現(xiàn)狀1.1.3無(wú)線定位系統(tǒng)的應(yīng)用1.2無(wú)線定位系統(tǒng)的基本分類1.2.1衛(wèi)星定位系統(tǒng)1.2.2蜂窩定位系統(tǒng)1.2.3無(wú)線局域網(wǎng)定位系統(tǒng)1.3無(wú)線定位系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容1.3.1無(wú)線定位算法及性能評(píng)價(jià)1.3.2無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1.3.3無(wú)線定位系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)第二章 衛(wèi)星定位（3學(xué)時(shí)）（

3、一）教學(xué)目標(biāo)1.了解衛(wèi)星定位的基本原理。2.了解衛(wèi)星信號(hào)及其測(cè)量原理3.理解靜態(tài)定位、動(dòng)態(tài)定位及其誤差產(chǎn)生原因。（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：衛(wèi)星定位系統(tǒng)空間與時(shí)間系統(tǒng)、衛(wèi)星信號(hào)、導(dǎo)航電文格式和衛(wèi)星定位方法。難點(diǎn)：動(dòng)態(tài)定位、受攝運(yùn)動(dòng)、定位誤差產(chǎn)生原因。（三）教學(xué)內(nèi)容2.1衛(wèi)星定位測(cè)量基礎(chǔ)2.1.1衛(wèi)星定位系統(tǒng)概述2.1.2衛(wèi)星定位系統(tǒng)空間與時(shí)間系統(tǒng)2.1.3衛(wèi)星運(yùn)行軌道及受攝運(yùn)動(dòng)2.2衛(wèi)星信號(hào)及測(cè)量原理2.2.1衛(wèi)星信號(hào)成分與調(diào)制技術(shù)2.2.2導(dǎo)航電文格式2.2.3衛(wèi)星星歷2.2.4衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)工作基本原理2.3衛(wèi)星定位方法及定位誤差2.3.1靜態(tài)定位2.3.2動(dòng)態(tài)定位2.3.3定位誤差2.4衛(wèi)星定

4、位應(yīng)用實(shí)例2.4.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.4.2車輛調(diào)度中心設(shè)計(jì)2.4.3智能終端設(shè)計(jì)第三章 蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)定位（3學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo)1.了解蜂窩定位的方法和誤差產(chǎn)生原因。2.了解GSM網(wǎng)絡(luò)的電波特征與定位方法。（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：蜂窩定位技術(shù)；GSM網(wǎng)絡(luò)電波特征。難點(diǎn)：基于手機(jī)定位的交通OD數(shù)據(jù)獲取技術(shù)。（三）教學(xué)內(nèi)容3.1蜂窩技術(shù)概述3.1.1蜂窩技術(shù)的需求與發(fā)展3.1.2現(xiàn)有蜂窩定位技術(shù)3.2蜂窩定位方法與誤差3.2.1基本定位方法3.2.2誤差來(lái)源3.3GSM網(wǎng)絡(luò)的電波特征與定位實(shí)例3.3.1GSM網(wǎng)絡(luò)電波特征值3.3.2基于手機(jī)定位的交通OD數(shù)據(jù)獲取技術(shù)第四章 Wi-Fi定位（3學(xué)時(shí)

5、）（一）教學(xué)目標(biāo)1.了解Wifi的相關(guān)基礎(chǔ)概念。2.掌握無(wú)線信道信號(hào)傳播與衰落。3.了解位置估算方法。（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：Wi-fi網(wǎng)絡(luò)成員與結(jié)構(gòu)、Wi-fi MAC幀格式；大尺度衰減、小尺度衰減、位置指紋法。難點(diǎn)：位置估算方法方法及其優(yōu)化。（三）教學(xué)內(nèi)容4.1Wi-Fi基礎(chǔ)4.1.1IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)概述4.1.2Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)成員與結(jié)構(gòu)4.1.3Wi-Fi信道4.1.4Wi-FiMAC幀格式4.1.5Wi-Fi掃描4.2無(wú)線信道：傳播與衰落4.2.1概述4.2.2大尺度衰落4.2.3小尺度衰落4.3位置指紋法4.3.1概述4.3.2位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)4.3.3搜索空間縮減技術(shù)4.3

6、.4位置估算方法4.3.5位置估算方法的優(yōu)化4.4Loc定位研究工具集4.4.1工具集概述4.4.2Loclib4.4.3Loctrace4.4.4Loceva4.4.5Locana4.5HTML5GeoLocation定位實(shí)例第五章ZigBee網(wǎng)絡(luò)定位（3學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo)1.了解ZigBee技術(shù)及其應(yīng)用。2.了解ZigBee協(xié)議棧及其使用。3.理解基于ZigBee的TLM定位算法。（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：ZigBee協(xié)議；TLM定位算法。難點(diǎn)：基于ZigBee的TLM定位算法、ZigBee傳感網(wǎng)絡(luò)的建立。（三）教學(xué)內(nèi)容5.1ZigBee概述5.1.1起源5.1.2技術(shù)簡(jiǎn)介5.1.3自組網(wǎng)通

7、信5.1.4ZigBee產(chǎn)品5.1.5ZigBee網(wǎng)絡(luò)5.2ZigBee協(xié)議5.2.1物理層與媒體訪問(wèn)控制層5.2.2網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議及組網(wǎng)方式5.2.3應(yīng)用層5.2.4其他5.3基于ZigBee的TLM定位算法5.3.1定位算法5.3.2TLM定位算法設(shè)計(jì)5.3.3算法仿真及結(jié)果5.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)定位應(yīng)用實(shí)現(xiàn)5.4.1ZigBee傳感網(wǎng)絡(luò)的建立5.4.2基于ZigBee技術(shù)的煤礦井定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)第六章 UWB定位技術(shù)（3學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo)1.了解UWB的發(fā)展?fàn)顩r及技術(shù)特點(diǎn)。2.掌握UWB的定位方法。（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：UWB的關(guān)鍵技術(shù)、UWB的測(cè)距方法。難點(diǎn)：基于時(shí)間的UWB測(cè)距技術(shù)及算法定

8、位。（三）教學(xué)內(nèi)容6.1UWB簡(jiǎn)介6.1.1UWB的定義6.1.2UWB的發(fā)展與現(xiàn)狀6.1.3UWB技術(shù)的主要特點(diǎn)6.1.4UWB的關(guān)鍵技術(shù)6.1.5UWB與其他近距離無(wú)線通信技術(shù)的比較6.2UWB定位技術(shù)6.2.1UWB的定位方法6.2.2基于時(shí)間的UWB測(cè)距技術(shù)6.2.3基于時(shí)間的UWB測(cè)距技術(shù)的主要誤差來(lái)源6.2.4UWB信號(hào)時(shí)延估計(jì)方法6.2.5UWB定位算法實(shí)現(xiàn)6.2.6其他形式的UWB定位6.3UWB定位應(yīng)用6.3.1UWB定位應(yīng)用現(xiàn)狀6.3.2UWB定位應(yīng)用實(shí)例6.3.3UWB定位應(yīng)用進(jìn)一步研究方向第七章CSS定位（3學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo)1.了解CSS定位技術(shù)與其它定位技術(shù)的比較

9、。2.掌握CSS信號(hào)時(shí)延估計(jì)方法。（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：CSS技術(shù)特點(diǎn)；CSS信號(hào)時(shí)延估計(jì)方法難點(diǎn)：非視距識(shí)別；基于匹配濾波器的時(shí)延估計(jì)；基于高階累積量的時(shí)延估計(jì)。（三）教學(xué)內(nèi)容第7章CSS定位7.1CSS技術(shù)概述7.1.1Chirp信號(hào)與脈沖壓縮理論7.1.2CSS的發(fā)展及技術(shù)特點(diǎn)7.1.3CSS無(wú)線定位技術(shù)與其他技術(shù)方案的比較7.2CSS信號(hào)時(shí)延估計(jì)7.2.1基于匹配濾波器的時(shí)延估計(jì)7.2.2基于高階累積量的時(shí)延估計(jì)7.3非視距傳播問(wèn)題7.3.1非視距識(shí)別7.3.2非視距誤差抑制7.4CSS定位應(yīng)用實(shí)現(xiàn)7.4.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹7.4.2CSS測(cè)距實(shí)驗(yàn)7.4.3CSS定位實(shí)驗(yàn)四、考核形式及成績(jī)?cè)u(píng)定（一）考核形式：期末考試為考查，考試范圍和要求應(yīng)符合本教學(xué)大綱對(duì)各章教學(xué)內(nèi)容的基本要求。（二）成績(jī)?cè)u(píng)定：理論課程成績(jī)占50%；實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)占40%；平時(shí)考核（課堂討論、作業(yè)、出勤）占10%。五、教材與參考書(shū)教 材：梁久禎. 無(wú)線定位系統(tǒng).北京:電子工業(yè)出版社,2013參考書(shū)：1楊恒.最新物聯(lián)網(wǎng)實(shí)用開(kāi)發(fā)技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社,20122汪濤.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論.北京:清華大學(xué)出版社,20083高守瑋.ZigBee技術(shù)實(shí)踐教程.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20094李文仲ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實(shí)戰(zhàn).北京:北京