论文总字数：29770字

摘 要

传统室外定位技术，由于受到屏蔽效应、无线传播环境等带来的影响，已经无法满足室内定位的要求。近年来，Wi-Fi技术的快速发展使得利用该技术来实现室内定位成为研究热门。而且Android系统中包含Wi-Fi模块，所以本文是实现Android平台基于Wi-Fi的室内定位系统。

从实现原理看，本文采用的是基于Wi-Fi的位置指纹法。从整体实现过程看，Android室内定位系统的设计实现是本课题探讨的核心部分。首先，简述Android系统，包括应用组件和架构。接着，详细描述系统的Wi-Fi信号接收、定位算法和地图显示等功能实现的原理和思路。信号接收模块主要利用WifiManager类来进行Wi-Fi信号检测；算法模块使用SQLiteDatebase类获取数据库中的参考数据并采用近邻法计算位置坐标；地图显示是结合View组件和位置坐标值来加载地图资源并显示地图中定位点。

设定的功能全都完成之后，在HUAWEI手机上运行并测试定位客户端，定位结果显示正确且分析得出定位误差约为4米。

关键词：Wi-Fi Android 位置指纹 近邻法

Design and implementation of indoor positioning software for Android system

Abstract

The traditional outdoor positioning technology has been unable to meet the requirements of indoor positioning technology due to the wireless shielding effect, communication environment and other issues. In recent years, the rapid development of Wi-Fi technology making use of Wi-Fi technology to achieve indoor positioning becomes popular. And Android system contains the Wi-Fi module, so this paper is to realize the indoor positioning system of Android platform based on the Wi-Fi.

From the realization of the principle, this paper uses the method of location fingerprint based on the Wi-Fi. According to the design process, the flow of Android indoor positioning system is an important part of this paper. First, a brief description of the Android system, including application components and architecture. Then, the functions of receiving the Wi-Fi signal, the positioning algorithm and displaying the map are described in detail. Signal receiving module is based on the WifiManager class to detect Wi-Fi signal; algorithm module uses SQLiteDatebase class to reference data in the database and the nearest neighbor method is used to calculate the position coordinates; map display module is through the view component and location coordinates to map loading and displaying point positioning.

In this paper, the indoor positioning system is made successfully at last. Running and testing on the HUAWEI phone, the positioning results show the correct analysis and the positioning error is about 4 meters.

Key Words: Wi-Fi; Android; location fingerprint; nearest neighbor method

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 相关研究现状 2

1.3 主要研究内容 5

1.4 本文组织结构 6

第二章 室内定位技术 7

2.1 典型的室内定位技术 7

2.2 无线信号传播模型 8

2.3 基于Wi-Fi室内定位技术原理 9

2.4 位置指纹定位方法 9

2.4.1 基本原理 10

2.4.2 相关工作 10

2.5 本章小结 11

第三章 室内定位客户端设计 12

3.1 Android系统 12

3.1.1 Android平台的架构 12

3.1.2 Android应用组件 13

3.2 Android开发环境搭建 14

3.3 基于Wi-Fi位置指纹的定位算法 15

3.3.1 K近邻法 15

3.3.2 加权K近邻法 16

3.4 系统需求分析 16

3.4.1 系统描述 16

3.4.2 功能需求 17

3.4.3 系统流程图 17

3.5 室内定位系统的程序结构 18

3.5.1 src源代码目录 19

3.5.2 gen自动生成目录 20

3.5.3 res资源目录 20

3.5.4 AndroidManifest.xml文件 20

3.6 系统的功能模块 20

3.6.1 AP信号检测模块 21

3.6.2 定位算法模块 22

3.6.3 地图处理模块 25

3.6.4 退出程序 25

3.7 本章小结 25

第四章 系统测试和结果分析 26

4.1 系统测试 26

4.2 定位结果分析 28

4.3 本章小结 28

第五章 总结与展望 29

5.1 总结 29

5.2 展望 30

参考文献 31

致谢 33

第一章 文献综述

1.1 课题研究背景及意义

基于位置的服务(Location-based Service，LBS)^[1]是利用一组定位技术来获得移动设备的位置信息，从而实现各种与位置相关的服务。从目前国内的形势来看，LBS应用已成为主流并且覆盖到各个领域。在出行方面，基于LBS的应用主要有高德地图和滴滴出行等；在美食娱乐方面，基于LBS的应用有美团和大众点评等；在网络交友方面，主要代表有微信或陌陌。由此得出，位置服务的功能已经开始逐渐多元化。但是要实现并优化这些位置服务功能，定位技术也就成为我们当前需要研究的核心技术。

根据定位环境这一标准，定位技术划分成室内和室外定位技术。众所周知，全球定位系统(Global Positioning System，GPS)^[2]属于典型室外定位系统，该技术的应用已经深入到人们生活中并且得到相当大的肯定。但如要将该技术直接运用于室内环境中，现阶段还是无法实现的。对于无法实现的原因，主要从传输环境和定位标准两个方面进行分析。一方面是因为GPS定位系统是需要在畅通的传输环境下来接收GPS信号，再根据接收到的GPS信号进行位置定位。而室内环境比室外环境复杂得多，因此室内环境中接收到的GPS信号强度很弱甚至有时无法接收得到。另一方面，室外定位对于定位精度的要求并没有太苛刻，甚至当定位中出现的几十米位置误差用户都能够接受。但室内定位的位置精度不同于室外定位，它是属于小范围的定位，所以位置精确度要求相对较高。如果定位误差太大，用户根本无法进行使用。由此可见，实现室内准确位置定位的当务之急就是研究并改进相应的室内定位技术。

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