基于Android的室内WiFi定位系统设计与实现

发布时间：2017-07-17 15:23

  本文关键词：基于Android的室内WiFi定位系统设计与实现

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【摘要】：科技发展日新月异,信息则是科技发展的不竭动力。人们对于信息的捕捉、存储、传递连接成了巨大的交互网络,促进了社会进步,其中位置信息也越来越多地受到了关注。人们对于位置信息的需求大致分为两类,室外定位和室内定位。目前室外定位如GPS卫星定位系统、北斗卫星定位系统等已经趋于成熟,并得到广泛认可和使用,而室内定位领域由于成本、精度、实现复杂度等因素,尚未出现完美的解决方案,还有待进一步的关注和发展。室内定位技术包括RFID、超宽带、WiFi、蓝牙等,这些技术由于各种因素的制约,都未能得到广泛应用,而人们对于室内定位的需求却在日益增加,所以对于室内定位的研究刻不容缓。WiFi是一种将装有无线网卡的设备通过连接至同一无线网络接入点(Access Point, AP)从而进行通信的技术,WiFi定位技术是基于WiFi无线网络实现的,WiFi无线网络则主要由AP和无线网卡组成。如今,WiFi热点覆盖已经成为智慧城市建设最重要的一环,在各大旅游景点、火车站、机场、大型商场等基本都实现了WiFi覆盖,如果能有效利用这些设备,能最大化地降低系统成本,有助于推动室内WiFi定位技术的普及。传统WiFi定位技术,都采用了客户端／服务器端的系统架构,这种架构需要增加服务器端的设备成本和开发成本,而且在定位时需要通过网络通信与服务器连接,降低了实时性以及增加了定位结果的准确性。而在定位算法的选择上,位置指纹特征数据库匹配算法相较于其他算法有着明显的优势,但是,如果单纯地使用此算法,不能及时进行误差补偿,所以需要在此算法的基础上进行改进。为了在低成本基础上实现更为精确的定位,本文设计了一种轻型、可离线的室内WiFi定位系统,系统基于Android平台进行开发,利用的是现有的校园路由器设备和手机,并在K近邻值位置指纹特征数据库匹配算法的基础上加了后校验方法以避免定位坐标的过度偏移。与传统室内WiFi定位系统相比,本系统成本更低,且能避免网络通信不畅带来的定位延时和误差。经过测试,本系统能在楼道房间等场景中稳定工作且误差范围控制在3m以内,基本能满足室内移动定位的需求。
【关键词】：Android 室内WiFi定位 位置指纹特征数据库匹配算法
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究现状11-12
• 1.3 研究目的12-13
• 1.4 论文结构13-15
• 第二章 室内定位技术分析15-22
• 2.1 室内定位技术15-18
• 2.1.1 超宽带室内定位技术15
• 2.1.2 Zigbee室内定位技术15
• 2.1.3 超声波室内定位技术15-16
• 2.1.4 射频识别定位技术16
• 2.1.5 WiFi室内定位技术16
• 2.1.6 蓝牙室内定位技术16-18
• 2.2 Android系统18-21
• 2.2.1 Android系统架构18-19
• 2.2.2 Android系统四大组件19-20
• 2.2.3 Android系统的优势20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 WiFi定位原理研究22-33
• 3.1 WiFi网络组成22-23
• 3.2 WiFi信号强度影响因素23-24
• 3.3 WiFi室内定位算法24-29
• 3.3.1 TOA/TDOA算法24-25
• 3.3.2 AOA算法25
• 3.3.3 基于信号传播的WiFi定位算法25-27
• 3.3.4 基于信号强度特征匹配的WiFi定位算法27-29
• 3.3.5 WiFi室内定位算法比较29
• 3.4 传统算法改进29-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 系统的程序设计33-47
• 4.1 系统体系结构33-34
• 4.2 系统工作流程34-35
• 4.3 系统模块设计35-36
• 4.4 程序模块实现类设计36-46
• 4.4.1 界面显示模块类37-39
• 4.4.2 地图处理函数39-40
• 4.4.3 AP信息采集过滤类40-41
• 4.4.4 AP信息存储类41-43
• 4.4.5 特征数据库匹配函数43-45
• 4.4.6 后校验函数45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第五章 实验数据分析47-52
• 5.1 测试场景47-48
• 5.2 测试准备48
• 5.3 测试分析48-50
• 5.3.1 单点测试49-50
• 5.3.2 连续定位轨迹测试50
• 5.4 本章小结50-52
• 第六章 总结和展望52-54
• 6.1 总结52
• 6.2 工作展望52-54
• 参考文献54-58
• 致谢58-59
• 攻读硕士期间撰写的学术论文59-60

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本文编号：554232