基于Android的室内多楼层定位系统设计与实现

发布时间：2017-07-29 01:21

  本文关键词：基于Android的室内多楼层定位系统设计与实现

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【摘要】：随着无线通信技术的快速发展,基于位置信息的服务(Location Based Service,LBS)越来越受到广大用户的青睐。据调查,人们80%以上的时间都是在室内活动,传统的室外定位技术已经不能满足用户的需求,室内无线定位技术也因此成为一个研究热点。室内定位技术是实现LBS的关键环节,一般建筑物的内部环境是立体的多层楼,如校园办公楼、商场店等大型室内场所,传统的二维定位方法不能满足在这些环境中进行精确定位的需求。考虑多楼层的室内定位技术越来越受到人们的密切关注,而研究更精准的多楼层室内定位算法已成为发展室内定位技术的迫切要求。位置指纹定位技术因具有诸多优点成为当前室内定位技术研究的主要方法,比如成本低、不依赖难于精确确定的室内信号传播模型、定位精度高等。此外,人们对LBS服务的需求也在一定程度上促进室内定位系统在功能方面的发展。本文重点研究位置指纹定位算法并对其进行改进,使其在多楼层的室内环境也可以准确地实现定位功能,并以改进算法作为核心设计与实现基于Android的无线保真(Wireless-Fidelity,Wi-Fi)室内定位系统,完善功能需求。本文的主要研究工作包含以下几方面:1.分析红外线、蓝牙和Wi-Fi等无线传感网络的使用场景及特点,确定最适合在室内广泛使用的定位方式—Wi-Fi定位技术。研究并分析三边测量法、双曲线法、到达角估计法和基于信号强度(Received Signal Strength,RSS)的位置指纹定位法等Wi-Fi定位算法在成本、复杂度、定位精度等方面的差异,结合系统可实现的角度将位置指纹定位算法作为提出改进算法的理论基础。2.根据传统位置指纹算法存在的问题及定位系统的实时性要求提出基于区域划分和最强RSS的改进算法,作为支撑室内多楼层定位系统的核心。改进算法通过将室内环境进行区域划分,对每个指纹点的最强信号进行标记,利用这个标记估计楼层和平面位置,降低与数据库中指纹点的匹配量,然后利用匹配算法进一步精确匹配。测试结果显示:楼层判决正确率为99.9%;定位精度的分布情况大部分在0.5~4米之间,在某些点可以实现非常准确的定位,证明改进算法适合用在多层楼定位系统中,兼具有效性和实用性。3.结合定位系统的基于位置的服务(Location Based Service,LBS)功能需求与Android智能手机的优势,采用模块化的思想设计与实现一种基于Android的Wi-Fi定位系统,并在室内部署Wi-Fi环境进行测试。对多楼层室内定位系统各个功能模块的设计及实现方案展开详细说明,在满足用户LBS需求的同时,也为验证基于区域划分和最强RSS的改进算法的性能提供一个平台。在实验环境中对多楼层室内定位系统进行功能测试,记录在手机客户端上的估计位置与真实位置的差异,分析改进定位算法的优势。
【关键词】：多楼层室内定位 位置指纹 区域划分 最强RSS Android
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究发展现状16-17
• 1.3 Android系统简介17-20
• 1.3.1 Android系统架构17-19
• 1.3.2 Android四大组件19-20
• 1.4 本文研究内容及组织结构20-23
• 第二章 多楼层定位算法研究23-35
• 2.1 室内定位技术23-28
• 2.1.1 室内定位技术的制约因素23-24
• 2.1.2 室内定位技术的选择24
• 2.1.3 Wi-Fi室内定位技术的分类24-28
• 2.2 位置指纹定位算法28-31
• 2.2.1 影响RSS的干扰因素28-29
• 2.2.2 指纹定位的原理29-30
• 2.2.3 典型的在线匹配算法30-31
• 2.3 基于区域划分和最强RSS的改进算法31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 室内定位系统设计与实现35-53
• 3.1 定位系统架构35-36
• 3.2 AP组网方式36-37
• 3.3 C/S通信方式37-39
• 3.3.2 请求报文格式38-39
• 3.3.3 响应报文格式39
• 3.4 客户端39-46
• 3.4.2 离线采集数据41-42
• 3.4.3 发送请求及处理响应42-43
• 3.4.4 实时自动定位43-44
• 3.4.5 显示定位结果44-45
• 3.4.6 地图附加功能45-46
• 3.5 服务器46-50
• 3.5.2 数据库49
• 3.5.3 解析定位请求49-50
• 3.5.4 连接数据库50
• 3.5.5 执行定位算法50
• 3.6 本章小结50-53
• 第四章 室内多楼层定位系统测试53-65
• 4.1 测试目的53
• 4.2 测试环境搭建53-54
• 4.3 系统功能测试54-57
• 4.3.2 采集数据功能测试55-56
• 4.3.3 实时自动定位功能测试56-57
• 4.3.4 地图缩放及拖拽功能测试57
• 4.4 测试数据分析57-62
• 4.4.1 AP可用性测试57-59
• 4.4.2 改进算法的性能测试59-62
• 4.5 本章小结62-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 本文工作总结65-66
• 5.2 展望66-67
• 参考文献67-69
• 致谢69-71
• 作者简介71-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 孙奕敏;王s檛，

本文编号：586899