前言

随着无线通信技术和定位技术的快速发展，基于位置信息的服务（Location-Based Service，LBS）显现出巨大的应用潜力和市场前景。无线网络定位技术，即通过无线通信网络测量确定网络中移动终端地理位置的技术，被广泛应用于交通运输、无人系统、企业管理和应急救援等领域。快速、精准和稳定的定位能力已经成为新一代信息化、智能化万物互联互通建设的基本需求。因而，无线网络定位技术也成为目前学术界和工业界的研究热点。

全球卫星导航系统（GNSS）为人们在室外提供了米级精度的定位服务，但是由于卫星信号在穿越障碍物时会产生严重衰减，因此这种方法在室内等复杂环境下并不可靠。基于地面GSM、WiFi、蓝牙、超宽带（UWB）和LED等射频信号的定位技术为GNSS拒止环境提供了多种替代解决方案，并有望实现更高的亚米级定位精度。但是，这些定位技术往往需要部署多个位置已知的基站作为参考，因此在基础设施布设受限的情况下难以实现可靠定位。同时，射频信号的非视距传播同样会降低定位的精度与稳定性。为解决上述问题，本书主要介绍了无线网络协作定位技术，即多个移动节点利用协作的方式从空域和时域两个维度对节点的状态（如位置、速度等）进行联合推断。具体来说，移动节点通过运用彼此间的测量获取额外的定位信息，称为空间协作；移动节点测量相对于自身先前时刻的状态增量信息，称为时间协作。网络节点通过协作利用了其在空间和时间上的状态信息，这使得定位系统即使在恶劣的信号传播环境下也能够大幅提升定位精度和稳定性。

作者于美国麻省理工学院电子工程与计算机科学系获得博士学位，在定位导航、协作型网络等领域有着十余年的研究经历，入选国家青年海外高层次人才引进计划，曾荣获美国马可尼协会青年学者奖、香港求是科学基金会杰出青年学者奖和IEEE通信协会亚太地区杰出青年学者奖。在国际顶级期刊和会议上发表学术论文100余篇，所发表的学术论文曾多次荣获IEEE通信协会Ellersick最佳论文奖和IEEE国际会议最佳论文奖。

本书共8章。第1章主要介绍无线网络协作定位的基本模型。第2章从信息理论的角度分析协作定位的性能极限，并给出定位信息的几何解释，最后研究先验地图信息对定位性能的影响。第3章介绍协作定位中常用的几种算法，包括集中式算法、分布式算法及非视距误差修正算法。第4章介绍基于大规模天线阵列的定位技术，包括数学建模、理论分析和算法设计三方面。第5章介绍在新型全双工通信技术下，无线网络协作定位和同步的模型、方案、性能与算法。在前面章节的基础上，第6章从博弈论的角度来解决协作定位中的资源分配问题。第7章重点介绍大规模网络中可定位性的一系列相变特征。最后，第8章给出了无线网络协作定位在车联网中的一个应用实例。本书从多个角度探讨了无线网络协作定位技术的理论、算法和实验，整体专业性较强，需要读者掌握一些关于统计推断和优化方法的知识，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。

本书的研究工作得到了很多国内外相关单位和学者的支持，内容主要涵盖了作者及其指导的博士生发表的理论和实验结果。在此要特别感谢作者的博士导师，美国麻省理工学院的Moe Win教授，以及作者的同事们，包括Andrea Conti教授、Andreas Molisch教授、Henk Wymeersch教授、Santiago Mazuelas博士、陈俊廷教授、张颖珺教授、戴文翰博士和王天恒博士等。在本书的撰写与校对过程中，还得到了清华大学多位研究生的帮助，包括王云龙、刘言、杨飞虹、黄艳茹、李文萱、卢丹葳等，在此向他们表示真诚的感谢。本书的完成得到了国家自然科学基金、清华信息科学与技术国家实验室青年创新基金、求是科技基金会等科研项目与组织的资助。电子工业出版社的张楠老师对本书的出版给予了大力支持，在此一并表示感谢。

由于作者水平有限，书中难免存在疏漏之处，敬请读者朋友批评指正。

编著者

2019年12月于清华大学