基于Android平台的手机室内定位及导航系统的设计与实现

谨以此论文献给所有关心支持我的人------------王立剑基于Android平台的手机室内定位及导航系统的设计与实现学位论文完成日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得（注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日------------------------------------------------------------------学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以下事项：1、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。2、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”用于出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签字：签字日期：年月日签字日期：年月日I基于Android平台的手机室内定位及导航系统的设计与实现摘要随着无线通信网络技术的发展，智能手机逐渐融入到人们的日常生活中。它不仅满足当今人们对于通话短信等基本功能的需求，而且还满足人们对于娱乐、上网、社交等功能的需求。导航功能是现在人们常用的一个功能，然而现在的导航功能是基于GPS（GlobalPositioningSystem）的室外环境导航，但是越来越多的应用需要在室内也能进行导航，本文设计与实现了基于Android平台开发的室内定位及导航系统。首先，本文介绍Android手机操作系统平台，在重点介绍Android的架构以及核心功能模块的基础上，详细介绍了Android的四大核心组件和Intent组件。其次，本文详述所设计的基于Android平台的室内导航系统的结构。系统主要分为三个模块：1、计步模块：计步功能是导航系统的最基本的功能，加速度传感器是实现计步功能的数据来源；2、方向判别模块：判断方向是导航系统的另一个基本的功能。智能手机自带的陀螺仪传感器可以用于实现方向的判断，但由于感知误差和手机本身的姿态摇摆降低了方向测量精度，本文使用PSP算法实现陀螺仪的数据处理，提高了行人跟踪精度；3、显示模块：通过Android开发平台中的View组件和SQLiteOpenHelper组件实时的在自定义室内地图上显示行走路线。最后，本文完成了原型系统的开发，在SUMSUNGi9103智能手机上部署APK程序完成实验，验证了所设计的室内定位及导航系统的性能。关键词：室内行人跟踪和导航；行人方向判断；PSP；AndroidIIDesignandImplementationOfTheMobileIndoorLocationandNavigationSystemBasedonAndroidPlatformAbstractWiththedevelopmentofwirelesscommunicationnetwork,smartphoneshadgraduallyintegratedintopeople'sdailylives,whichmeetnotonlytheneedsofbasicfunctionsforuserssuchasmakingaphonecall,sendingamessage,butalsotheusers'demandsforentertainment,surfingtheInternetandsocializing.Besidesnavigationfunctionhasbeencommonlyutilized,howeverthenavigationfunctionnowadaysisbasedonGPS(GlobalPositioningSystem)intheoutdoorenvironmentswhereasanumberofapplicationsneedtonavigateindoors.ThisarticledesignsandimplementstheIndoorLocationandNavigationSystembasedontheAndroidplatform.Firstly,thisarticlemakesanintroductiontotheAndroidplatform,mainlyintroducingfourcorecomponentsofAndroidandtheIntentcomponentonthebasisofdetailedtheintroductiontothearchitectureofAndroidanditscorefunctionmoduleindetailed.Secondly,thisarticlemakesadetailedintroductiontotheMobileIndoorLocationandNavigationSystemBasedonAndroidPlatform.Thesystemconsistsofthreemodules:1,PedometerModule:Pedometermoduleisthemostbasicfunctionofthenavigationsystem.Accelerationsensoristhedatasourcewhichisutilizedtoimplementsuchfunction;2,HeadingDeterminationModule:Todeterminetheheadingdirectionisanotherbasicfunctionoftheindoornavigationsystem.Smartphonecomingwithagyrosensorcanbeusedtoimplementthejudgmentofthedirection,butasaresultofperceptionerrorsandtheattitudeofthephoneitselfswingdowntheaccuracyofthemeasurementdropsdown.ThisarticleusesthePSPalgorithmtoprocessthegyroscope’sdataandimprovestheaccuracyofthepedestriantracking;3,DisplayModule:Theindoormapillustratesthereal-timeroutesviaViewcomponentsandSQLiteOpenHelpercomponentsoftheAndroiddevelopmentplatform.IIIFinally,thisarticlehasaccomplishedthedevelopmentofaprototypesystem.WedeploytheAPKprograminSUMSUNGi9103andfulfilledtheexperiment.KeyWords:IndoorPedestrianTrackingandNavigation;PedestrianDirectionJudgment;PSP;AndroidIV目录1绪论...........................................................................................................................................11.1课题研究背景及其研究意义....................................................................................11.2研究现状........................................................................................................................21.3主要工作........................................................................................................................41.4文章的组织结构...........................................................................................................52相关技术................................................................................................................................62.1Android操作系统........................................................................................................62.2Android系统结构概括...............................................................................................72.3Android应用程序组件.............................................................................................102.4惯性导航与航位推算................................................................................................182.5本章小结......................................................................................................................183系统设计............................................................................................................................193.1系统架构......................................................................................................................193.2步伐探测(StepDetection).........................................................................................203.3步长(StrideLength)....................................................................