摘 要

现如今，智能手机已经彻底融入到人们的日常生活中，潜移默化地改变着人们的生活。人们可以使用智能手机满足绝大多数的通信、娱乐、社交等生活需求，导航功能正是其中之一。目前国内外的导航系统多是基于GPS的室外导航系统，人们无法在室内进行导航。同时，智能手机的硬件水平不断提高，使得基于传感器的手机室内定位成为可能。因此，本文设计与实现了基于Android的智能手机室内定位系统。

本文设计的室内定位系统主要以航位推算以及PDR算法为主要思想，整个系统分为步频检测、步长估算以及方向判断三大模块。步频检测模块利用手机的加速度传感器采集加速度信号并加以分析，利用零态峰值检测法判断用户的步伐。这一个模块可以实现系统的计步功能，统计用户步数。步长估算模块则利用Weinberg算法模型分析手机加速度信号，估算出用户的行走步长。方向判断模块利用智能手机的陀螺仪传感器采集方向信号，与前两个模块得到的数据整合，计算出用户的移动路程。

最后本文完成了系统的开发，在VIVO Y66智能手机上进行了测试实验。智能手机室内定位系统成功在室内地图上实现定位导航及轨迹追踪，验证了本文设计的基于Android的智能手机室内定位系统的性能。

关键词：Android；室内定位；运动轨迹；航位推算

Abstract

Today, smartphones are fully integrated into People's Daily lives and are changing people's lives.People can use smartphones to meet the vast majority of communications,entertainment and social needs.Navigation is no exception.Navigation system at home and abroad is outdoor navigation system based on GPS is more, people can't navigate indoors.At the same time, the increasing hardware level of smartphones makes it possible for sensors to be located indoors.therefore, this paper designed and implemented based on the Android smartphone indoor positioning system.

Indoor positioning system designed in this paper is mainly to a navigation calculated and PDR algorithm as the main ideas.The system is divided into three modules.Tride frequency detection:The acceleration sensor of the mobile phone is used to collect the acceleration signal and analyze it, using the zero-state peak detection method to determine the user's step.This module can implement the system's step function, counting user steps.Step length estimation:Using the Weinberg algorithm model to analyze the phone's acceleration signals and estimate the length of the user's walk.Direction judge:Using the smartphone's gyroscope sensor to collect the direction signal, the data integration obtained by the first two modules is calculated to calculate the mobile distance of the user.

Finally, this article has completed the development of the system, and the experiment was carried out on the VIVO Y66 smartphone.Smartphones indoor positioning systems successfully locates navigation and track tracking on indoor maps, verify the performance of the system.

Key Words：Android；Indoor localization；Trajectory tracking；Position prediction

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 基于Android手机的室内定位系统研究内容 2

1.4 本文的章节安排 3

第2章 系统架构 4

2.1 Android操作系统 4

2.1.1 Android简介 4

2.1.2 Android平台特性 4

2.2 Android系统结构 4

2.2.1 应用框架层 5

2.2.2 应用层 6

2.2.3 核心类库 6

2.3 惯性导航与PDR算法 6

2.4 系统设计 8

2.5 本章小结 9

第3章 算法设计 10

3.1 步频检测 10

3.2 步长估算 11

3.3 本章小结 13

第4章 室内定位系统的实现 14

4.1 Android开发环境的搭建 14

4.2 程序工作流程 15

4.3 系统工程结构 16

4.4 系统的具体实现 17

4.4.1 系统的主界面 17

4.4.2 系统传感器工具类集 19

4.4.3 计步模块的实现 20

4.4.4 绘制运动轨迹模块 23

4.5 本章小结 26

第5章 结论 27

5.1 总结 27

5.2 展望 27

参考文献 28

致谢 29

绪论

课题研究背景及意义

如今，随着通信技术的飞速发展，智能手机已经在人们社会生活的各个方面占据了重要地位。现在，手机视频通信，手机购物，手机支付等各种功能已经成熟，人们的日常生活已经离不开智能手机了。在这种环境趋势下，手机室内定位与导航也顺势出现，并成为热门的研究领域。定位导航与智能手机的结合，使得手机用户可以在3G或者4G的通信网络下便捷定位，为用户的出行提供了便利。

然而，目前主流的智能手机都是通过自带的GPS模块，实现位置信息的获取。GPS有着快速、高效。省时、高精度等优点，因此广泛应用与室外定位导航。然而，由于GPS信号在室内会受到严重削减，手机的GPS模块会因难以接收到卫星信号而失去作用，无法导航定位。因此，室内定位导航系统的设计实验成为了一项新的研究领域。