文献综述

1.研究的意义

当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，集成电路技术的出现及高速发展推动了硬件系统微型化。各种各样的智能设备都能在便携的基础上发挥其特有的功能。这使得WIFI和GPS技术的应用越来越多。众多学者在这方面的研究也随之展开，他们希望WIFI和GPS技术能为人们的生活带来更大的便利

(李明峰,冯宝红,刘三枝 ,2008)(Mark ，2011)。

2.国内现状

由于经济的快速发展，本地位置服务（Location Based Service,LBS）市场潜力巨大。目前手机用户数已经超过1.8亿。从2001年起，国内一些移动通信企业相继推出了位置服务。2001年5月，北京移动基于移动梦网卡推出位置服务，中国联通于2003年7月推出定位之星业务。之后，在湖北、浙江、天津、黑龙江等省市陆续开展了LBS业务。LBS业务在我国已经发展了4年多，现在正处于市场成长阶段，发展呈现良好的增长势头。但对于我们普通人的生活并没有因为LBS得到质的飞跃。因此我们可以说，大家都看到了LBS未来巨大的市场潜力，非常积极地一直在摸索，包括市场的摸索，应用的摸索，合作的摸索，技术实现方式的摸索等等，但是却一直都没有尝到这个市场胜利的果实。基于WIFI的无线定位系统也许是使LBS走进人们生活的突破口(Mark,2011)。

如今我国拥有世界上最大潜力的卫星导航应用市场。经过十多年的发展，我国的卫星导航用户设备市场化的条件日趋成熟，批量化用户群体正在逐步形成，已进入应用行业高速发展的时期。美国联邦通信委员会规定，到2005年美国95％的用户手机必须配有定位能力。2003年底前，95％的新手机有定位能力。而移动电话与GPS结合是最好的解决办法。目前，国际上一些主流手机制造商如诺基亚，爱立信和三星等已开始使用集成的GPS芯片。而日本的日本电信电话移动通信网公司、KDDI和美国的Sprint、Verizon、网信公司等电信运营商也已开始或计划提供基于GPS手机的位置服务(沈学标,2003)(刘基余,2008)。

由嵌入式Linux和Java构成的Android智能系统手机系统，其架构和工作原理决定了它是目前最具可移植性的移动设备操作系统，本研究在众多嵌入式软件中选择Android操作系统作为导航系统终端，便于软件升级和维护，能够有效降低软件的成本，降低移动设备价格：系统内部使用开源类库如Android API，Google Map

API 等等，这为开发者提供了一个非常便捷的开发环境(Burnette,2007)(James Gosling ，Bill Joy,2000)(康德尔,2010)。

3.定位原理

GPS定位原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到（由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR））。当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz，重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知(谢希仁，2007)(葛一鸣,2012)(沈学标,2003)。

WIFI定位原理基于#129;AP或者无线路由器越来越多，在城市中更趋向于空间任何一点都能接收到至少一个AP的信号。#8218;热点只要通电，不管它怎么加密的，都一定会向周围发射信号。信号中包含此热点的唯一全球ID。即使距离此热点比较远，无法建立连接，但还是可以侦听到它的存在；#402;热点一般都是很少变位置的，比较固定。这样，定位端只要侦听一下附近都有哪些热点，检测一下每个热点的信号强弱，然后把这些信息发送给Skyhook的服务器。服务器根据这些信息，查询每个热点在数据库里记录的坐标，进行运算，就能知道客户端的具体位置了，再把坐标告诉客户端(康德尔,2010)。

4.应用系统设计

本设计的实现思路是在Android智能手机上开发实现GPS和WIFI定位功能的应用程序。其应用程序框架如图1所示：在智能手机硬件平台上，基于Android嵌入式操作系统来开发应用程序。应用程序的大致框架如下：（1）应用程序UI设计 （2）实现Activity跳转（3）实时服务（4）设计和完善程序。

Android基于Linux平台，由操作系统，中间件，用户界面以及应用程序组成，其架构图如2所示

Linux Kenel ：硬件和软件层之间的抽象层，应用程序不会直接向内核请求服务；Libraries ：由C/C 语言编写的，它向上一层提供各种各样的库（数据库，图形库等等）；Android Runtime：App运行环境；Application Framework：由Java语言编写，向APP提供各种接口，这一层是直接和应用程序进行交互( Bruce Eckel,2007)(Mark Murphy,2010)(SW Ambler, A Vermeulen, G Bumgardner,2003)。

5.总结

GPS和WIFI的定位原理决定了它们在日常生活中的应用不是一种替代的关系，而是一种互补的关系。正因为存在的这种互补关系，决定了它们在日常应用领域的差异。目前几乎国际的各大移动终端厂商在终端中都已能实现WIFI定位和GPS定位功能，虽然他们的实现方式存在着差异性，但他们都是依据这些原理来实现的。就国内的现状来看，Android已成为移动终端的主导者，在Android操作系统上开发WIFI和GPS定位应用产品已是一种趋势。

6.参考文献

[1]李明峰，冯宝红，刘三枝 .GPS定位技术及应用[M].北京：国防工业出版社，2008

[2]沈学标.GPS定位技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2003

[3]刘基余.GPS定位原理和方法[M].北京：人民邮电大学，2008

[4]罗.计算机网络[M].北京：清华大学出版社，2006

[5]谢希仁.计算机网络 第五版[M].北京.电子工业出版社，2007

[6]]Mark.Android WIFI网络操作[M].北京：人民邮电出版社，2011

[7]霍斯特曼，柯奈尔.Java 核心技术[M].北京：机械工业出版社，2000

[8]霍顿.Java2入门经典[M].北京：机械工业出版社，2006

[9]埃克尔.Java 编程思想[M].北京：机械工业出版社，2005

[10]李伟梦.Android 4编程入门经典[M].北京：清华大学出版社，2012

[11]葛一鸣.Java程序性能优化[M].北京：清华大学出版社，2012

[12]康德尔.Android移动开发从入门到精通[M].北京：人民邮电大学出版社，2010

[13]劳伦斯.XML基础教程[M].北京：电子工业出版社，2000

[14]马在强.XML使用教程[M].北京：清华大学出版社，2008

[15]Joshua Bloch.Java解惑[M].北京：人民邮电出版社，2006

[16]Burnette.Hello Android [M].America：Pragmatic Bookshelf，2007

[17]James Gosling ，Bill Joy .The Java Language Specification 3rd [M].America：Addison Wesley Publishing Company ，2000

[18] Bruce Eckel.Thinking in Java 4rd[M].北京：机械工业出版社，2007

[19]Mark Murphy.Beginning Android 2[M].America：Apress，2010

[20]Reto Meier.Professional Android 2 Application Development[M].America：Wrox，2010

[21]SW Ambler, A Vermeulen, G Bumgardner.The Elements Of Java Style[M].NewYork：Cambridge University Press，2003