曲阜师范大学：物联网工程专业《物联网定位技术》课程教学大纲

“物联网定位技术”教学大纲教研室主任：周子力执笔人：周子力一、课程基本信息开课单位：物理工程学院课程名称：物联网定位技术课程编号：072512英文名称：Iot positioning technology课程类型：专业限选课总学时：54理论学时：54实验学时：0课外学时：3学分：3开设专业：物联网工程专业先修课程：信号与系统，通信原理二、课程任务目标（一）课程任务物联网定位技术可分为厂域网定位技术和无线局域网定位技术，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。是物联网专业学生必须掌握的基本技能之一。本课程的任务是使学生从应用的角度出发，在理论和实践上掌握无线定位技术，其中包括无线传播理论、信号探测方法、TOA测量技术、跟踪算法的性能测评、定位系统的基础理论、常见定位方法、定位精度、传感器网络定位技术、非视距传播技术等。使学生掌握相关理论，并能进行无线定位工程设计，为进一步的学习、科研和工作奠定良好的基础。（二）课程目标（本项编写要求：写明学生在知识和能力方面应达到的目标要求）在学完本课程之后，学生能够：1.掌握C++语言面向对象的基本机制，能够设计较复杂的C++语言程序2.初步掌握windows编程机制，能编写基本windows应用程序：3.初步掌握基于MFC开发Windows应用程序的方法，了解MFC的基本原理及文档视结构：4.能够根据实际问题，采用面向对象思想，借助于MFC类库，开发和设计Windows应用程序

“物联网定位技术”教学大纲 教研室主任：周子力 执笔人：周子力 一、课程基本信息 开课单位：物理工程学院 课程名称：物联网定位技术 课程编号： 072512 英文名称：Iot positioning technology 课程类型：专业限选课 总 学 时： 54 理论学时：54 实验学时：0 课外学时：3 学 分：3 开设专业：物联网工程专业 先修课程：信号与系统，通信原理 二、课程任务目标 （一）课程任务 物联网定位技术可分为广域网定位技术和无线局域网定位技术，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。是物联网专业学生必须掌握的基本技能之一。本课程的任务是使学生从应用的角度出发，在理 论和实践上掌握无线定位技术，其中包括无线传播 理论、信号探测方法、TOA 测量技术、跟踪算 法的性能测评、定位系统的基础理论、常见定位方法、定位精度、传感器网络定位技术、非视距传 播技术等。使学生掌握相关理论，并能进行无线定位工程设计，为进一步的学习、科研和工作奠定 良好的基础。 （二）课程目标 （本项编写要求：写明学生在知识和能力方面应达到的目标要求） 在学完本课程之后，学生能够： 1.掌握 C++语言面向对象的基本机制，能够设计较复杂的 C++语言程序； 2.初步掌握 Windows 编程机制，能编写基本 Windows 应用程序； 3.初步掌握基于 MFC 开发 Windows 应用程序的方法，了解 MFC 的基本原理及文档视结构； 4.能够根据实际问题，采用面向对象思想，借助于 MFC 类库，开发和设计 Windows 应用程序

三、教学内容和要求（一）理论教学的内容及要求第1 章绪论第1节无线定位系统的历史与现状1.了解无线定位的发展历史；2.了解无线定位系统的应用。第2节无线定位系统的基本分类1.了解卫星定位系统；2.了解蜂窝定位系统；3．了解无线局域网定位系统。第3节无线定位系统的主要内容1.了解无线定位算法及性能评价2.了解无线网络协议3．了解无线定位系统相关技术重点：无线定位系统的应用，无线定位系统的主要内容难点：无线定位系统的主要内容。第2章卫星定位第1节卫星定位测量基础1.了解卫星定位系统空间与时间系统2.了解卫星运行轨道及受摄运动第2节卫星信号及测量原理1.理解卫星信号成分与调制技术2.理解导航电文格式3.理解卫星星历4.掌握卫星信号接收机工作基本原理第3节卫星定位方法及定位误差1.理解与掌握静态定位2.理解与掌握动态定位3.理解与掌握定位误差第4节卫星定位应用实例

三、教学内容和要求 （一）理论教学的内容及要求 第 1 章 绪论 第 1 节 无线定位系统的历史与现状 1．了解无线定位的发展历史； 2．了解无线定位系统的应用。 第 2 节 无线定位系统的基本分类 1．了解卫星定位系统； 2．了解蜂窝定位系统； 3．了解无线局域网定位系统。 第 3 节 无线定位系统的主要内容 1. 了解无线定位算法及性能评价 2. 了解无线网络协议 3. 了解无线定位系统相关技术 重点：无线定位系统的应用，无线定位系统的主要内容 难点：无线定位系统的主要内容。 第 2 章 卫星定位 第 1 节 卫星定位测量基础 1．了解卫星定位系统空间与时间系统 2.了解卫星运行轨道及受摄运动 第 2 节 卫星信号及测量原理 1. 理解卫星信号成分与调制技术 2. 理解导航电文格式 3. 理解卫星星历 4. 掌握卫星信号接收机工作基本原理 第 3 节 卫星定位方法及定位误差 1. 理解与掌握静态定位 2. 理解与掌握动态定位 3. 理解与掌握定位误差 第 4 节 卫星定位应用实例

1.理解系统总体设计方案2.理解车辆调度中心设计3.理解智能终端设计重点：卫星定位方法，测量原理和定位误差及应用难点：卫星的定位方法和定位误差第3章蜂窝通信网络定位第1节蜂窝技术概述1.了解蜂窝技术的需求与发展2．了解现有蜂窝定位技术第2节蜂窝定位方法与误差1.理解并掌握基本定位方法2.理解误差来源第3节GSM网络的电波特征与定位实例1.理解并掌握GSM网络电波特征值2.理解并掌握基于手机定位的交通OD数据获取技术重点：蜂窝定位方法，GSM网络的电波特征难点：定位误差来源，电波特征值第4章Wi-Fi定位第1节Wi-Fi基础1了解IEEE802.11系列标准概述2.了解Wi-Fi网络成员与结构3.理解Wi-Fi信道4.理解并掌握Wi-FiMAC格式5.理解并掌握Wi-Fi扫描第2节无线信道：传播与衰落1.理解大尺度衰落2.理解小尺度衰落第3节位置指纹法1.理解位置指纹数据库

1. 理解系统总体设计方案 2. 理解车辆调度中心设计 3. 理解智能终端设计 重点：卫星定位方法，测量原理和定位误差及应用 难点：卫星的定位方法和定位误差 第 3 章 蜂窝通信网络定位 第 1 节 蜂窝技术概述 1. 了解蜂窝技术的需求与发展 2. 了解现有蜂窝定位技术 第 2 节 蜂窝定位方法与误差 1. 理解并掌握基本定位方法 2. 理解误差来源 第 3 节 GSM 网络的电波特征与定位实例 1. 理解并掌握 GSM 网络电波特征值 2. 理解并掌握基于手机定位的交通 OD 数据获取技术 重点：蜂窝定位方法，GSM 网络的电波特征 难点：定位误差来源，电波特征值 第 4 章 Wi-Fi 定位 第 1 节 Wi-Fi 基础 1. 了解 IEEE 802.11 系列标准概述 2. 了解 Wi-Fi 网络成员与结构 3. 理解 Wi-Fi 信道 4. 理解并掌握 Wi-Fi MAC 帧格式 5. 理解并掌握 Wi-Fi 扫描 第 2 节 无线信道：传播与衰落 1. 理解大尺度衰落 2. 理解小尺度衰落 第 3 节 位置指纹法 1. 理解位置指纹数据库

2.理解搜索空间缩减技术3.理解并掌握位置估算方法4.理解并掌握位置估算方法的优化第4节Loc定位研究工具集1.理解学掌握Loclib2．理解学掌握Loctrace3.理解学掌握Loceva4.理解学掌握Locana重点：位置指纹法，传播与衰落，Loc定位研究工具难点：位置指纹法相关技术第5章ZigBee网络定位第1节ZigBee概述1.了解ZigBee技术2.了解自组网通信3．了解ZigBee产品4.了解ZigBee网络第2节ZigBee协议1．理解物理层与媒体访问控制层2．理解网络层协议及组网方式第3节基于ZigBee的TLM定位算法1.理解并掌握定位算法2.理解并掌握TLM定位算法设计第4节ZigBee网络定位应用实现1.理解并掌握ZigBee传感网络的建立2.理解基于ZigBee技术的煤矿井定位系统设计重点：ZigBee协议，TLM定位算法，ZigBee网络定位应用难点：TLM定位算法第6章UWB定位技术第1节UWB简介

2. 理解搜索空间缩减技术 3. 理解并掌握位置估算方法 4. 理解并掌握位置估算方法的优化 第 4 节 Loc 定位研究工具集 1. 理解学掌握 Loclib 2. 理解学掌握 Loctrace 3. 理解学掌握 Loceva 4. 理解学掌握 Locana 重点：位置指纹法，传播与衰落，Loc 定位研究工具 难点：位置指纹法相关技术 第 5 章 ZigBee 网络定位 第 1 节 ZigBee 概述 1. 了解 ZigBee 技术 2. 了解自组网通信 3. 了解 ZigBee 产品 4. 了解 ZigBee 网络 第 2 节 ZigBee 协议 1. 理解物理层与媒体访问控制层 2. 理解网络层协议及组网方式 第 3 节 基于 ZigBee 的 TLM 定位算法 1. 理解并掌握定位算法 2. 理解并掌握 TLM 定位算法设计 第 4 节 ZigBee 网络定位应用实现 1. 理解并掌握 ZigBee 传感网络的建立 2. 理解基于 ZigBee 技术的煤矿井定位系统设计 重点：ZigBee 协议，TLM 定位算法，ZigBee 网络定位应用 难点：TLM 定位算法 第 6 章 UWB 定位技术 第 1 节 UWB 简介

1.理解UWB的定义2．了解UWB的发展与现状3．了解UWB技术的主要特点4．了解UWB的关键技术5.了解UWB与其他近距离无线通信技术的比较第2节UWB定位技术1．理解UWB的定位方法2.理解并掌握基于时间的UWB测距技术3.理解并掌握基于时间的UWB测距技术的主要误差来源4.理解并掌握UWB信号时延估计方法5.理解并掌握UWB定位算法实现第3节UWB定位应用1.了解UWB定位应用现状2.理解UWB定位应用实例3.了解UWB定位应用进一步研究方向重点：UWB定位技术，UWB的定位应用难点：UWB定位技术第7章CSS定位第1节CSS技术概述1.了解Chirp信号与脉冲压缩理论2.了解CSS的发展及技术特点3.了解CSS无线定位技术与其他技术方案的比较第2节CSS信号时延估计1.理解基于匹配滤波器的时延估计2.理解基于高阶累积量的时延估计第3节非视距传播问题1.理解非视距识别2.理解非视距误差抑制第4节CSS定位应用实现1．了解实验平台介绍

1. 理解 UWB 的定义 2. 了解 UWB 的发展与现状 3. 了解 UWB 技术的主要特点 4. 了解 UWB 的关键技术 5. 了解 UWB 与其他近距离无线通信技术的比较 第 2 节 UWB 定位技术 1. 理解 UWB 的定位方法 2. 理解并掌握基于时间的 UWB 测距技术 3. 理解并掌握基于时间的 UWB 测距技术的主要误差来源 4. 理解并掌握 UWB 信号时延估计方法 5. 理解并掌握 UWB 定位算法实现 第 3 节 UWB 定位应用 1. 了解 UWB 定位应用现状 2. 理解 UWB 定位应用实例 3. 了解 UWB 定位应用进一步研究方向 重点：UWB 定位技术，UWB 的定位应用 难点： UWB 定位技术 第 7 章 CSS 定位 第 1 节 CSS 技术概述 1. 了解 Chirp 信号与脉冲压缩理论 2. 了解 CSS 的发展及技术特点 3. 了解 CSS 无线定位技术与其他技术方案的比较 第 2 节 CSS 信号时延估计 1. 理解基于匹配滤波器的时延估计 2. 理解基于高阶累积量的时延估计 第 3 节 非视距传播问题 1. 理解非视距识别 2. 理解非视距误差抑制 第 4 节 CSS 定位应用实现 1. 了解实验平台介绍

2.理解并掌握CSS测距实验3.理解并掌握CSS定位实验重点：CSS信号的时延估计，非视距传播问题难点：非视距传播四、学时分配各教学环节学时分配章次小讲讨实习课上备注计授验机题论外33第一章绪论55第二章卫星定位810第三章蜂窝通信网络定位1012第四章Wi-Fi定位1214第五章ZigBee网络定位88第六章UMB定位88第七章CSS定位5454合计五、考核说明考核方法：考查成绩评定：平时成绩（20%），作业成绩（20%），期未成绩（40%）六、主要教材及教学参考书目（一）主要教材1.梁久祯，无线定位系统（物联网工程与技术规划教材），电子工业出版社。（二）主要参考书目1.范平志，林刘，蜂窝网无线定位，电子工业出版社。2.李文仲，段朝玉，ZigBee2006无线网络与无线定位实战，北京航空航天大学出版社；第1版(2008年1月1日)

2. 理解并掌握 CSS 测距实验 3. 理解并掌握 CSS 定位实验 重点：CSS 信号的时延估计，非视距传播问题 难点：非视距传播 四、学时分配 章 次 各教学环节学时分配 小 计 讲 授 实 验 上 机 习 题 讨 论 课 外 备 注 第一章 绪论 3 3 第二章 卫星定位 5 5 第三章 蜂窝通信网络定位 8 10 第四章 Wi-Fi 定位 10 12 第五章 ZigBee 网络定位 12 14 第六章 UMB 定位 8 8 第七章 CSS 定位 8 8 合 计 54 54 五、考核说明 考核方法：考查 成绩评定：平时成绩(20%),作业成绩(20%),期未成绩（40%） 六、主要教材及教学参考书目 （一）主要教材 1．梁久祯，无线定位系统(物联网工程与技术规划教材)，电子工业出版社。 （二）主要参考书目 1．范平志, 林刘，蜂窝网无线定位，电子工业出版社。 2. 李文仲,段朝玉, ZigBee2006 无线网络与无线定位实战,北京航空航天大学出版社; 第 1 版 (2008 年 1 月 1 日)