基于Android的Wi-Fi室内定位系统的研究与实现

摘要

位置服务(Location Based Services，LBS)一直是人们热议的话题，多年来人们对定位技术探索的脚步从未停止过。目前在室外环境下，定位技术中最具有代表性的要数GPS全球定位系统了，它以其性能稳定、精度可达到米级的突出特点满足了人们日常出行中对位置服务的需求。但是近几年在互联网技术潮流的推动下，人们对室内位置服务的需求日益增长。在室内环境下，GPS定位技术由于信号被障碍物遮挡后衰减明显而无法正常使用，这就迫使人们想要寻求其他的方法来弥补 GPS在室内环境下无法定位的不足。
　　现有的室内定位技术主要有超声波、红外、RFID、蓝牙、UWB和Wi-Fi等，其中Wi-Fi技术有着覆盖范围广、传输速率快和价格低廉等优点而倍受人们青睐。另外，手机、PAD等Android移动终端设备已经得到普及，而且它们大都支持Wi-Fi连接功能，为Wi-Fi室内定位技术的研究提供了良好的硬件平台，本文正是利用这一点将Android与Wi-Fi技术相结合，并对现有的位置指纹定位算法进行了研究与改进，设计了一套基于Android平台的Wi-Fi室内定位系统。
　　首先本文在查阅了大量文献资料后，对常用的室内定位技术和定位算法进行分析比较，确定了Wi-Fi室内定位技术和位置指纹定位算法为课题的主要研究内容，并结合Wi-Fi室内定位原理给出了基于Android的Wi-Fi室内定位系统的总体思路设计。
　　其次，详细分析了Wi-Fi信号的分布特性和Wi-Fi室内定位中存在的一些问题，给出了相应的解决方法。接着从数学的角度量化分析了几种典型的位置指纹算法，针对传统的WKNN算法在定位精度和定位效率上的不足，本文采用了区域分割的方法对其做出改进，并搭建实验环境进行仿真分析，验证了改进算法的可行性。
　　然后在基于Android的Wi-Fi室内定位系统的设计上，本文从软件工程的角度对系统进行需求分析，结合Android客户端自身存储和计算能力有限的特点选择了C/S的系统结构。在Eclipse开发环境下采用Java语言，运用MVC设计模式分别对客户端与服务器端的各个功能模块进行详细设计。在实现基本功能的基础上，针对C/S架构系统易受网络延时影响而出现响应请求不及时的问题，增加了数据库更新模块来提高系统的实时性。另外，出于对用户位置隐私方面的考虑，本文还对数据安全性进行了研究，采用了AES的加密方式来确保数据传输安全。
　　最后，制定系统测试方案，在实验环境下运用软件测试的方法对系统的功能进行测试，统计实验数据并分析其性能。测试结果表明系统运行稳定可靠，满足设计需求。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 室内定位技术发展现状

1.3 论文主要工作及章节安排

第2章 Wi-Fi室内定位相关技术及总体思路设计

2.1 Wi-Fi技术

2.2 常用室内定位技术分析比较

2.3 Wi-Fi室内定位方法

2.4 Android平台对Wi-Fi技术的支持

2.5 室内定位系统的评测标准

2.6 系统总体思路设计

2.7 本章小结

第3章 基于RSS的位置指纹定位算法的研究

3.1 Wi-Fi信号强度的影响因素分析

3.2 RSS预处理方法研究

3.3 位置指纹匹配算法的研究

3.4 位置指纹匹配算法的改进

3.5 本章小结

第4章 基于Android的Wi-Fi室内定位系统的设计

4.1系统需求分析

4.2 系统结构分析与软件设计

4.3 系统开发环境

4.4 客户端设计

4.5 服务器端设计

4.6 本章小结

第5章 系统测试与分析

5.1 系统测试方案设计

5.2 测试环境

5.3 系统测试

5.4 实验数据分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢