《物联网定位技术》教学大纲

1、物联网定位技术教学大纲一、课程基本信息中文名称物联网定位技术英文名称Positioning Technology of IoT适用专业物联网工程先修课程通信原理、计算机网络、单片机课程类别专业拓展课修读性质任选学分/学时2学分/21学时（21学时）考核方式考查二、教学目标物联网定位技术是近几年发展起来的一门交叉性学科，它涉及到通信技术、计算机技术和传感器技术等多种技术领域。教学内容主要涵盖如下两个方面的内容：。广域网定位分为卫星定位和基站蜂窝移动定位；无线局域网定位主要包括Wi-Fi定位、ZigBee定位、UWB定位、CSS定位技术等。通过相关理论和实践课程的学习，培养学生对物联网无线定位的理

2、解掌握及应用。三、教学内容及基本要求第一章 绪论（3学时）（一）教学目标1.了解无线定位系统的发展历史、分类。2.了解无线定位系统研究的主要内容。（二）重点、难点重点：无线定位系统基本分类、研究内容。难点：无线定位算符、无线网络协议。（三）教学内容1.1无线定位系统的历史与现状1.1.1无线定位的起源1.1.2无线定位发展现状1.1.3无线定位系统的应用1.2无线定位系统的基本分类1.2.1卫星定位系统1.2.2蜂窝定位系统1.2.3无线局域网定位系统1.3无线定位系统的主要研究内容1.3.1无线定位算法及性能评价1.3.2无线网络协议1.3.3无线定位系统相关技术第二章 卫星定位（3学时）（

3、一）教学目标1.了解卫星定位的基本原理。2.了解卫星信号及其测量原理3.理解静态定位、动态定位及其误差产生原因。（二）重点、难点重点：卫星定位系统空间与时间系统、卫星信号、导航电文格式和卫星定位方法。难点：动态定位、受摄运动、定位误差产生原因。（三）教学内容2.1卫星定位测量基础2.1.1卫星定位系统概述2.1.2卫星定位系统空间与时间系统2.1.3卫星运行轨道及受摄运动2.2卫星信号及测量原理2.2.1卫星信号成分与调制技术2.2.2导航电文格式2.2.3卫星星历2.2.4卫星信号接收机工作基本原理2.3卫星定位方法及定位误差2.3.1静态定位2.3.2动态定位2.3.3定位误差2.4卫星定

4、位应用实例2.4.1系统总体设计方案2.4.2车辆调度中心设计2.4.3智能终端设计第三章 蜂窝通信网络定位（3学时）（一）教学目标1.了解蜂窝定位的方法和误差产生原因。2.了解GSM网络的电波特征与定位方法。（二）重点、难点重点：蜂窝定位技术；GSM网络电波特征。难点：基于手机定位的交通OD数据获取技术。（三）教学内容3.1蜂窝技术概述3.1.1蜂窝技术的需求与发展3.1.2现有蜂窝定位技术3.2蜂窝定位方法与误差3.2.1基本定位方法3.2.2误差来源3.3GSM网络的电波特征与定位实例3.3.1GSM网络电波特征值3.3.2基于手机定位的交通OD数据获取技术第四章 Wi-Fi定位（3学时

5、）（一）教学目标1.了解Wifi的相关基础概念。2.掌握无线信道信号传播与衰落。3.了解位置估算方法。（二）重点、难点重点：Wi-fi网络成员与结构、Wi-fi MAC帧格式；大尺度衰减、小尺度衰减、位置指纹法。难点：位置估算方法方法及其优化。（三）教学内容4.1Wi-Fi基础4.1.1IEEE802.11系列标准概述4.1.2Wi-Fi网络成员与结构4.1.3Wi-Fi信道4.1.4Wi-FiMAC帧格式4.1.5Wi-Fi扫描4.2无线信道：传播与衰落4.2.1概述4.2.2大尺度衰落4.2.3小尺度衰落4.3位置指纹法4.3.1概述4.3.2位置指纹数据库4.3.3搜索空间缩减技术4.3

6、.4位置估算方法4.3.5位置估算方法的优化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定位实例第五章ZigBee网络定位（3学时）（一）教学目标1.了解ZigBee技术及其应用。2.了解ZigBee协议栈及其使用。3.理解基于ZigBee的TLM定位算法。（二）重点、难点重点：ZigBee协议；TLM定位算法。难点：基于ZigBee的TLM定位算法、ZigBee传感网络的建立。（三）教学内容5.1ZigBee概述5.1.1起源5.1.2技术简介5.1.3自组网通

7、信5.1.4ZigBee产品5.1.5ZigBee网络5.2ZigBee协议5.2.1物理层与媒体访问控制层5.2.2网络层协议及组网方式5.2.3应用层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定位算法设计5.3.3算法仿真及结果5.4ZigBee网络定位应用实现5.4.1ZigBee传感网络的建立5.4.2基于ZigBee技术的煤矿井定位系统设计第六章 UWB定位技术（3学时）（一）教学目标1.了解UWB的发展状况及技术特点。2.掌握UWB的定位方法。（二）重点、难点重点：UWB的关键技术、UWB的测距方法。难点：基于时间的UWB测距技术及算法定

8、位。（三）教学内容6.1UWB简介6.1.1UWB的定义6.1.2UWB的发展与现状6.1.3UWB技术的主要特点6.1.4UWB的关键技术6.1.5UWB与其他近距离无线通信技术的比较6.2UWB定位技术6.2.1UWB的定位方法6.2.2基于时间的UWB测距技术6.2.3基于时间的UWB测距技术的主要误差来源6.2.4UWB信号时延估计方法6.2.5UWB定位算法实现6.2.6其他形式的UWB定位6.3UWB定位应用6.3.1UWB定位应用现状6.3.2UWB定位应用实例6.3.3UWB定位应用进一步研究方向第七章CSS定位（3学时）（一）教学目标1.了解CSS定位技术与其它定位技术的比较

9、。2.掌握CSS信号时延估计方法。（二）重点、难点重点：CSS技术特点；CSS信号时延估计方法难点：非视距识别；基于匹配滤波器的时延估计；基于高阶累积量的时延估计。（三）教学内容第7章CSS定位7.1CSS技术概述7.1.1Chirp信号与脉冲压缩理论7.1.2CSS的发展及技术特点7.1.3CSS无线定位技术与其他技术方案的比较7.2CSS信号时延估计7.2.1基于匹配滤波器的时延估计7.2.2基于高阶累积量的时延估计7.3非视距传播问题7.3.1非视距识别7.3.2非视距误差抑制7.4CSS定位应用实现7.4.1实验平台介绍7.4.2CSS测距实验7.4.3CSS定位实验四、考核形式及成绩评定（一）考核形式：期末考试为考查，考试范围和要求应符合本教学大纲对各章教学内容的基本要求。（二）成绩评定：理论课程成绩占50%；实验课程成绩占40%；平时考核（课堂讨论、作业、出勤）占10%。五、教材与参考书教 材：梁久祯. 无线定位系统.北京:电子工业出版社,2013参考书：1杨恒.最新物联网实用开发技术.北京:清华大学出版社,20122汪涛.无线网络技术导论.北京:清华大学出版社,20083高守玮.ZigBee技术实践教程.北京:北京航空航天大学出版社,20094李文仲ZigBee无线网络技术入门与实战.北京:北京