定位，即確定方位，無論對於人還是地球上的其他生物來說，都太重要了。例如，經過訓練的警犬可以通過嗅覺來確定毒品或者武器的位置，其他很多哺乳動物也可以在短距離範圍內靠嗅覺定位；蠑螈、海龜等兩棲動物也可以通過嗅覺也確定產卵水域的位置；信鴿可通過體內生物鐘精確計算太陽位置，可以在遠隔數百千米之外的陌生地方定位家的位置；很多遷徙的候鳥，在做長途飛行時都能利用地球磁場來進行定位和導航，保持其飛行路線不發生偏離；大馬哈魚能夠穿越大洋返回自己原來孵化所在的同一條河流裡產卵，其大部分旅程依靠太陽的位置、海流、地磁來定位和導航，後到達淡水附近時，能根據河水的氣味物質回憶起自己的出生地；蝙蝠、海豚等擁有基於超聲波的聲吶繫統，通過“回聲定位”來覓食、逃避敵害和求偶繁殖。

而對於生活在現代社會中的人們來說，確定自己及相關事物的位置也是至關重要的。事實上，除了通常我們一般所熟知的確定我們自身在地球上的位置外，仔細想想，廣義的“定位”其實是無所不在的。我們再使用鼠標時，移動鼠標來尋找和點擊屏幕上的圖標，這難道不也是在定位嗎？我們使用智能手機、平板電腦時，觸摸屏也在通過電容、超聲波或紅外等方式來確定我們手指或者手寫筆的位置。我們在用數碼相機或智能手機來拍照時，也會通過激光、紅外等方式進行對焦，而所謂對焦，也是在確定被攝主體的位置。

當然，本書重點還是在探討人或物體在地球上的位置這一狹義範疇。隨著對衛星定位和導航技術研究的不斷深入，人們對基於位置的服務（Location Based Service，LBS）已不再陌生，其中為人所熟知的著名的LBS應用就是基於全球定位繫統（Global Positioning System，GPS）的定位和導航服務。近十年來，無線通信技術、互聯網技術及微電子技術的飛速發展使得智能手機、平板電腦等移動智能終端也得到了廣泛的普及，基於LBS的應用也呈現了多樣化發展的趨勢。

根據定位應用中所應用的定位場景的不同，一般的定位技術可據此分為兩種：室外定位和室內定位。在室外定位中，主要是利用衛星技術進行定位和導航的服務，其中應用為廣泛的就是GPS技術，民用級GPS的定位精度在15 m左右。目前，隨著我國北鬥導航繫統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）的建設和迅速發展，BDS已經與美國開發研制的GPS、俄羅斯的全球導航衛星繫統（Global Navigation Satellite System，GLONASS）以及歐盟的伽利略衛星導航繫統（Galileo Satellite Navigation System，GSNS）一起，並稱為全球四大衛星導航定位繫統。

同時，隨著城市化進程的加快，人際活動大多發生在室內場景中，人們對於LBS的需求也漸漸從室外延伸到了室內。由於衛星信號在有障礙物遮擋的情況下衰減嚴重，因而在高樓林立、結構復雜的城市間以及室內環境下定位精度很低，無法實現室內定位及相關的LBS服務，單純的基於GPS的定位和導航已不能滿足人們日益增長的室內LBS的需要。因此，定位技術，特別是室內定位和室內的LBS服務，已成為學術界和產業界的研發重點。在室內定位的研究領域中，早期的研究方向主要集中在Wi-Fi定位技術、移動蜂窩網絡（Cell）定位技術、紅外線（Infrared）技術、超聲波（Ultrasound）技術、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）定位技術等。由於通信技術和電子制造技術的不斷發展，研究人員對低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy，BLE）技術、超寬帶（Ultra Wideband，UWB）技術、傳感器與無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）、計算機視覺技術、激光技術等新技術展開了研究，並將這些技術與定位和導航的研究相結合，提出了一些定位精度更高或能耗更低的定位和導航方案。

近年來，世界範圍內的高校、研究機構以及各大IT企業巨頭也都掀起了室內定位熱：在國外，杜克大學對生活中的諸多“路標”進行研究，提出了UnLoc定位繫統，美國蘋果公司推出了基於BLE的iBeacon室內定位技術，美國谷歌公司推出了基於Wi-Fi技術的室內定位繫統，芬蘭的IndoorAtlas公司推出了基於純地磁技術的室內定位應用；在國內，我國以北鬥導航繫統為基礎，提出了通用於室內和室外定位的全天候的定位繫統—“羲和”，清華大學劉雲浩團隊提出了LiFS定位繫統，高德地圖、百度地圖也都相繼推出了具體的室內定位地圖和多種定位技術融合的室內定位應用等。城市化進程的加快和互聯網的高速發展，使得人們在室內的活動時間越來越長，越來越多的人際活動都發生在室內場景中，室內定位和室內LBS的應用具有很大的潛力，值得深入地學習和研究。

隨著互聯網技術、物聯網技術的大力發展，定位技術已不再局限於單純的室外和室內導航領域，物流運輸、倉儲管理、醫療健康、重要物資監控、特種作業人員定位、消防救援等都需要高效的定位技術，並且上述的這些應用領域大多長時間都是處於室內場景中的。

目前的室內定位算法及技術在定位精確度、抗噪聲能力、硬件成本及魯棒性等方面仍有較大的提升空間，特別是在定位精度和設備成本開銷之間總是難以取得一個良好的平衡。大多數室內定位機制仍然在使用單一的定位技術，如Wi-Fi、RFID、ZigBee等來進行定位，並且對於單一技術的室內定位機制，僅以定位算法為切入點使得定位繫統的定位性能得到提高十分困難。一種思路是以多種定位技術的融合定位為研究主題，從定位算法和定位模型兩個方面為切入點，以提出多源數據融合的定位算法和定位模型，降低定位設備成本，降低定位誤差，提高定位精度。

本書作者在移動計算、信息網絡、位置服務、室內定位等技術領域已經有了多年的研究，具有扎實的理論基礎和實踐經驗。本書的內容主要源於作者所領導的科研團隊承擔的國家自然科學基金、*專項研究基金、江蘇省重點研發計劃、江蘇省高校自然科學基金等資助項目的研究工作和相關成果。

針對目前國內對室內定位技術的研究需求，本書取材國內外資料，是在認真總結作者主持相關科研項目等相關科研成果的基礎上，精心組織編寫的。本書詳細、深入地介紹了定位技術和位置服務的發展和應用現狀、主流的定位算法、室外定位技術及室內定位技術，特別詳細地介紹了我們自己提出的一繫列室內定位領域的研究成果，集中反映了室內定位技術的新思路、新觀點、新方法和新成果，具有較高的學術價值和應用價值。本書包含以下內容：首先概述了位置服務與定位技術，介紹了位置服務定義、應用情況、歷史背景、發展現狀，然後介紹了定位技術的發展情況；其次著，介紹了衡量定位算法的主要性能指標、影響定位的主要因素，深入闡釋了目前主流的定位算法，包括基於測距的定位算法和基於非測距的定位算法；後在闡釋室內定位技術前，本書也花了一定的篇幅介紹室外定位技術，包括基於衛星的室外定位技術、基於基站的室外定位技術和混合定位技術。本書的重點是全面、深入地闡述室內定位技術，本書介紹了定位場景，然後分析了基於RFID、藍牙、Wi-Fi、UWB、WSN等電信號的室內定位技術，以及基於地磁場、慣性傳感器、超聲波、紅外線和視覺信息等非電信號的室內定位技術。本書的特色在於介紹了本書作者所領導的科研團隊在室內定位領域的研究成果，包括基於方差修正指紋距離的室內定位算法、基於混合Wi-Fi熱點室內定位算法、基於Wi-Fi和RFID數據融合的室內定位算法、基於慣性的多源定位模型等。

本書注意從實際出發，采用讀者容易理解的體繫和敘述方法，深入淺出、循序漸進地幫助讀者把握室內定位技術的主要內容，富有啟發性。與國內外已出版的同類書籍相比，本書選材新穎、學術思想新、內容新，體繫完整、內容豐富，範例實用性強、應用價值高，表述深入淺出、概念清晰、通俗易懂。本書既可作為計算機科學技術學科、電子信息學科以及信息網絡專業的大學高年級學生、碩士及博士研究生教材，同樣對從事移動計算、網絡應用繫統研究和開發工作的科研人員也具有重要的參考價值。

參與本書編寫的還有唐瑀、王屹進、戎漢中、袁豪、張雷、楊春春，本書融合了項目團隊相關研究人員的研究成果。此外，本書還引用了國內外研究人員的諸多研究成果以及網絡上的相關資料，在此一並衷心感謝！

由於編寫時間倉促，加上作者水平有限，書中的錯誤及不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。

作  者 

2017年7月