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。

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最小二乘法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

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”。