摘 要

基于Android的“在哪连wifi”的手机应用，主要功能是指导用户哪里的WiFi信号更强。

本应用主要分三步。调用Android SDK中的相关类从GPS硬件模块获取Android客户端的坐标（即经纬度）和当前连接WiFi的信息（如信号强度指标RSSI等）；将WiFi信号强度数据带入无线路径衰减模型——Shadowing模型中获得Android客户端与当前连接的WiFi的AP热点的距离；反向定位AP热点，本文采用极大似然估计计算出AP热点的位置信息，比较AP热点位置和Android客户端的位置为用户提供合理的建议。

Shadowing模型中的路径衰减参数受环境影响很大，通过数学变换可转化为，线性回归后求回归系数的问题。AP反向定位的核心是求解多个圆方程的交点，将其简化为线性方程组的解。这两个数学问题均可最小二乘法解决，因相关系数不同解决方法略有不同。

本应用以武汉理工大学余家头校区为环境背景，实验结果表明该应用可以有效地指导用户哪里的校园WiFi更强。

关键词：无线接入点反向定位；无线局域网；安卓

Abstract

The mobile phone application named “where to connect wifi” is based on Android platform ,its main function is to tell users where to get stronger wifi signal.

This application is divided into three steps.Firstly,call the relevant classes of Android SDK to get the coordinates (latitude and longitude) of the Android client and the current WiFi connection information (such as signal strength indicator RSSI) from GPS hardware modules.Secondly,put the data of wifi signal strength into the wireless route attenuation model - Shadowing model to get the distance between Android client and AP hotspot of wifi that is connected in current.Finally,position opposite the AP hotspot ,this thesis adopts the MLE ( maximum likelihood estimation) to calculate the location information of AP hotspot,compare the location between AP hotspot and Android client to provide reasonable suggestion to users.

The path attenuation parameter in Shadowing model is highly affected by the environment,which can be converted into the problem of solving regression coefficients after line regression through mathematical transformation.The core of AP reverse positioning is solving intersections of multiple round equation,then, simplifying it into the solution of system of linear equations.These two math problems both can be solved by means of least square method,and the solution can be slightly different because of the differences among correlation coefficients.

The environment background of this application is based on the YuJiaTou campus of WuHan University Of Technology,the experimental results show that the application can effectively guide the user where to better AP.

Key Words: access point reverse positioning；WLAN；android

目录

第1章 绪论 1

1.1 国内外研究现状 1

1.2 研究的目的和意义 1

1.2.1目的 1

1.2.1意义 1

1.3课题研究内容 1

第2章 开发环境概述 2

2.1Android概述 2

2.2Android Studio 2

2.3SQLite 3

第3章 基于模型的定位技术 5

3.1RSSI测距相关理论 5

3.1.1影响测距的因素 5

3.1.2无线信号传输理论 5

3.1.3线性路径损耗模型 6

3.1.4对数路径损耗模型 6

3.1.5衰减因子模型、MK模型 6

3.2 基于模型的定位技术 6

3.2.1三边测量法 7

3.2.2最小二乘法 7

第4章 系统设计与实现 9

4.1页面布局 9

4.2 RSSI测距 10

4.2.1获取经纬度 10

4.2.2获取RSSI 10

4.2.3RSSI测距 11

4.3 AP反向定位算法 12

4.3.1基本描述 12

4.3.2理论分析 12

4.3.3实现过程 13

4.3.4LU分解 15

4.4数据处理 16

4.4.1基本描述 16

4.4.2RSSI测距 16

4.4.3数据存储 17

第5章 结论 19

第6章 致谢 20

第7章 中外文参考文献 21

附录 22

第1章 绪论

随着无线网络的普及，无论是在户外、公司、学校，还是机场、酒店、咖啡厅、甚至是住宅、小区里，在我国，公众可以迅速地接入有很多免费的或采用公共秘钥的WiFi网络。免费WiFi网络已深入大众的生活，甚至我们的衣食住行都离不开WiFi。但是WiFi网络的品质并不均匀，信号有强有弱、质量有好有坏，甚至时强时弱。本文意在于，指导（推荐）用户在当前位置下，定位出无线接入点的位置，以便获得更好的信号质量。

1.1 国内外研究现状

经过大量研究，无线信号强度在空间的衰减与其传播距离遵循一定的函数关系，若是在仅仅考虑地球标面反射波对无线信号的作用，那么此函数关系将会是一种对数正态传播衰减模型^[1,2]

文献[3]通过反向射线跟踪法对室内信号源进行定位，可是这种方法要求详细介绍场景模型的细节；文献[4]为了定位一类抽象的信号源，利用了繁杂的热力学偏微分方程模型；文献[5]在文献[4]的基础上，提出了一种与传播模型无关的快速WiFi访问点定位算法；但是在繁杂多变的现实环境中，通常情况下难以靠经验确定信号衰减参数；文献[6]提出了一种基于Keenan—Morley(KM)模型的计算关键参数的方法，该方法能够利用环境周边采样点通过对传播模型线性化求解有效信号强度指标RSSI的偏移误差、估算AP位置和路径衰减参数；文献[7]提出的反向定位AP的方法,运用模糊分类以及矢量分析原理,确定水平面投影和高度两个方面的信息。