基于Android的智能手机测量风向的应用设计和开发

发布时间：2017-06-04 16:22

  本文关键词：基于Android的智能手机测量风向的应用设计和开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：风对于许多户外运动发挥着重要作用。例如帆船运动中,只有爱好者掌握风向后,才可以正确调整风帆,最大限度利用风力。然而,专业的测风设备对于业余使用者来说,成本高又不便于携带。随着内置传感器的日益丰富,智能手机在环境感知方面出现了越来越多的应用。当前的智能手机,已经具备指南针、气压计和计步器等设备的功能。综合利用多个传感器的数据,智能手机可以挖掘出更多的创新功能。 本文创造性地提出了基于手机麦克风和姿态传感器的风向测量方案。文中首先建立了风引起的噪声和风与麦克风夹角两者之间的关系模型。通过实验,我们观察到风从对称角度吹向麦克风产生的噪声相似。入射角均匀变化下,记录的风噪声具有对称特性,对称轴对应于风向角度。其次,文中统计了风噪声最强频点的分布规律,确定了噪声滤波的通带。然后,文中提出了二次采样方法,恢复声音信号中的对称特性。最后,本文设计了基于卷积的循环自卷积(CAC)算法,定位序列中的对称轴。区别于一般的模式识别,该算法轻便简单,不需要标记和训练,适用于资源受限的移动终端。 本文在Android平台上设计和实现了Wind Compass原型。使用Wind Compass时,用户需要转动手机,以收集各个入射角下的风噪声。文中提出两种转动方式,步进电机转动的自动模式和手转动的手动模式。我们分别在室内外环境下,测试了Wind Compass的效果,分析了影响测量误差的各个因素。室内环境下,自动模式的平均误差小于3°,手动模式小于10°。室外环境下,风速风向稳定时,平均测量误差小于20°。
【关键词】：智能手机 传感器应用 环境感知 风噪声识别
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.53;TP212
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 图目录10-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13
• 1.3 论文研究意义与主要内容13-16
• 1.3.1 研究意义13-14
• 1.3.2 研究内容14-16
• 第二章 智能手机传感器16-20
• 2.1 麦克风传感器16-18
• 2.1.1 MEMS麦克风简介16
• 2.1.2 MEMS麦克风的结构和关键参数16-18
• 2.2 姿态传感器18-19
• 2.3 其他传感器19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 风噪声与入射角的关系模型20-26
• 3.1 风噪声20-21
• 3.2 对称性21-22
• 3.3 实验验证22-24
• 3.4 方法概述24-25
• 3.5 本章小结25-26
• 第四章 算法设计26-34
• 4.1 记录原始数据26
• 4.2 数据预处理26-29
• 4.2.1 噪声滤波26-28
• 4.2.2 二次采样28-29
• 4.3 定位对称轴29-33
• 4.3.1 循环自卷积函数30-31
• 4.3.2 定位对称轴算法31-33
• 4.4 确定风向33
• 4.5 本章小结33-34
• 第五章 Android应用开发34-50
• 5.1 Android平台34-36
• 5.2 Android应用组件36-42
• 5.2.1 活动(Activity)36-40
• 5.2.2 服务(Service)40-41
• 5.2.3 广播接收器(Broadcast Receiver)41
• 5.2.4 内容提供器(Content Provider)41
• 5.2.5 事件(Intent)41-42
• 5.3 Android应用软件开发42-48
• 5.3.1 Android应用程序特点42-43
• 5.3.2 应用层软件开发的关键问题43-45
• 5.3.3 Android开发环境的搭建45-48
• 5.4 程序实现48-49
• 5.4.1 程序流程48-49
• 5.4.2 Android API49
• 5.5 本章小结49-50
• 第六章 测量结果分析50-58
• 6.1 实验设置50-51
• 6.1.1 测试条件50
• 6.1.2 评价标准50-51
• 6.2 自动模式51-54
• 6.2.1 转动周数51-52
• 6.2.2 转动角度52-53
• 6.2.3 转动速度53
• 6.2.4 手机类型53-54
• 6.3 手动模式54-55
• 6.3.1 转动次数54-55
• 6.3.2 背景噪声55
• 6.4 室外测试55-57
• 6.5 本章小结57-58
• 第7章 总结与展望58-59
• 7.1 工作总结58
• 7.2 研究不足与展望58-59
• 参考文献59-62
• 附录62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈昱;江兰帆;;基于Google Android平台的移动开发研究[J];福建电脑;2008年11期

2 差沙;地狱男爵;;用Android开发手机应用[J];程序员;2008年01期

3 黄晓青;;风向风速传感器的校准方法[J];计量与测试技术;2009年01期

4 刘振宇;周荣慧;;Google服务在Android上的运用与分析[J];软件导刊;2010年11期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张勇;具有环境感知的普适计算服务自适应性研究[D];上海交通大学;2009年

  本文关键词：基于Android的智能手机测量风向的应用设计和开发，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：421529