【正文】 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時 ） ：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢 索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 最后我要感謝自己的家人，在這四年里默默的為我付出，支持著我順利完成了學(xué)業(yè)，我一定會盡 力回報他們。 除此之外，我還要感謝自己的室友和同學(xué)以及所有幫助過我的人，四年的同窗，讓我們結(jié)下了深厚的感情，雖然今日我們即將分離，環(huán)境會變， 身份會變， 但是不變的是我們深厚的友誼。遇到特殊的問題，老師會和我一起討論，探索解決的辦法。從畢設(shè)選完題馮老師就開始引導(dǎo)我入門，給我講解室內(nèi) WiFi 定位系統(tǒng)的原理及影響 WiFi 信號強度的問題。如今的自己成熟了很多，看問題也理智了許多，也學(xué)到很多解決問題的辦法。四年里，我學(xué)到了很多，不僅是知識，而且有做人的基本準則。 在此希望 WiFi 室 內(nèi)定位系統(tǒng)的研究越來越成熟，一些亟待解決的問題可以得到解決， 早日投入 實際場景 使用。另一方面，當樣本庫很龐大時如何縮小 搜索范圍，提高定位計算速率的問題，本系統(tǒng)雖然提出對信號強度設(shè)定一個選擇范圍，但是更加有效的方法還有待進一步研究。有一些問題還沒有解決。在老師的指導(dǎo)下 結(jié)合 GIS 開發(fā)的相關(guān)知識， 設(shè)計并 實現(xiàn) 了室內(nèi) WiFi 定位系統(tǒng)及室外定位。通過閱讀 UCMap for Android 開發(fā)教程，掌握了 UCMap 開發(fā)的基礎(chǔ)知識。另外還分模塊展示了系統(tǒng)的實際運行結(jié)果，并對結(jié)果進行了分析，最后對系統(tǒng)實現(xiàn)過程中的特色和關(guān)鍵性技術(shù)進行了歸納總結(jié)。 本章小結(jié) 本章主要介紹了定位系統(tǒng)的 具體 實現(xiàn)過程。針對此問題，本論文提出對在定位階段收到的客戶端發(fā)送的信號強度，在進行定位時，對指紋數(shù)據(jù)庫中的樣本點進行一個選擇區(qū)間。實 驗結(jié)果表明，這兩種方法 可以提高定位精度。一種是根據(jù)手機客戶端發(fā)送過來的信號特征值，進行定位計算，選取 3個最鄰近的點，然后對三個點的樣本均值再次和指紋庫中 的樣本點一一求歐式距離，然后再采用最近鄰法的思想，選取歐式距離最小的一個樣本點近似看做是手機客戶端的當前位置。為了減小誤差，提出在定位階段在同一地點也采集多次信號強度然后求信號強度均值，把均值看做是當前位置點的信號特征，將此均值發(fā)送給服務(wù)器端進行定位計算，可以提高定位精度。本論文在研究了基本位置指紋定位算法之后，對最近鄰法 [13]和 K近鄰法 [14]均提出了改進。 關(guān)鍵技術(shù)二 ：基于主流 Android開發(fā)平臺 本系統(tǒng)利用 Android開發(fā)平臺開源的特性，直接調(diào)用 Android開發(fā) 包中 的WiFiManager類，實現(xiàn) WiFi信息強度掃描，并利用 Socket通信機制，提升了開發(fā)效率，而且便于推廣和普及，用戶只需在自己的安卓智能手機上安裝相應(yīng)的 APP就可請求定位。因此，本系統(tǒng)在研究了UCMap開發(fā)的相關(guān)知識后，將室內(nèi) WiFi定位和 GIS關(guān)聯(lián)起來，通過經(jīng)緯度確定客戶位置提升了位置的真實性和定位的準確性。 UCMap在 應(yīng)急聯(lián)動實時交通、路政巡查、地 震速報、煙草物流、軍事指揮、移動測繪、無線電監(jiān)測、移動環(huán)保、 LBS服務(wù)等眾多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。當樣本庫很龐大時，如何有效縮小搜索范圍，提升定位效率的問題尚需進一步研究。對于室內(nèi) WiFi定位系統(tǒng)來說，由于 WiFi 信號強度不穩(wěn)定，給定位準確性帶來一定困難。為進一步提升定位準確性，本系統(tǒng)提出將最 近鄰法和 K 近鄰法結(jié)合使用，提升了定位精度。為了提升定位精度，在實驗階段發(fā)現(xiàn)，如果定位階段只采集一次信號強度就去指紋庫中比對的話，誤差比較大，因為剛到達一個位置點時， WiFi 信號強度還不穩(wěn)定，此時采集的一次信號強度不準確，用此信號強度去比對，那么定位誤差就會很大。 在實時定位階段，由于 WiFi 信號強度不穩(wěn)定的因素，給定位準確性帶來一定困難。 室內(nèi)定位時手機端 UI 界面及結(jié)果如圖 517 所示。 圖 515 服務(wù)器端 collection_tb 數(shù)據(jù) 然后服務(wù)器從 collection_tb 表中選出 樣本點處路由器的信號強度 ，求均值后插入 average_tb 表中，結(jié)如圖 516 所示。 圖 513 手機端采集 WiFi 強度主界面 當?shù)竭_所 要采集的樣本點的實際位置 后 ，打開手機 WiFi，從下拉列表框中選取該 樣本點 對應(yīng)的編號 ，比如選擇樣本點 ，點擊搜索 WiFi,在屏幕下方，顯示搜索到的 Cisco12 Cisco123 Cisco1232， 3 個路由器的信號強度，其結(jié)果如圖 514所示。每兩個樣本點之間的間隔是 米，掃描周期是 1s,掃描次數(shù) 10 次，整個樣本采集過程耗時約 50 分鐘。 掃描和實現(xiàn)關(guān)鍵調(diào)用代碼如圖 58 所示： 圖 58 客戶端實時定位實現(xiàn)關(guān)鍵代碼 根據(jù)服務(wù)器端返回的定位結(jié)果，顯示位置信息關(guān)鍵代碼如圖 59 所示： 圖 59 客戶端顯示定位結(jié)果關(guān)鍵代碼 中國民航大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 歷史軌 跡查詢模塊 在該模塊，客戶端可以向服務(wù)器端發(fā)送歷史軌跡查詢請求，將自己的手機 SIM卡號發(fā)送給服務(wù)器端，然后接收并解析服務(wù)器端發(fā)送過來的信息，將其在地圖上回放。定位階段系統(tǒng)流程圖如圖 57 所示。 中國民航大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 開 始檢 查 W i F i 狀 態(tài)W i F i 打 開打 開 W i F i掃 描 周 邊 信 號獲 取 掃 描 結(jié) 果提 取 所 需 路 由 器 信 息 并 提交 給 服 務(wù) 器結(jié) 束YN 圖 54 客戶端離線采集模塊流程圖 客戶端 掃描 WiFi信號強度 實現(xiàn) 關(guān)鍵代碼如圖 55 所示 圖 55 WiFi 信號強度掃描 客戶端 向服務(wù)器提交掃描結(jié)果關(guān) 鍵代碼如圖 56 所示： 圖 56 客戶端向服務(wù)器提交掃描結(jié)果 定位顯示模塊 在該模塊，主要用于實時采集信號強度信息，向服務(wù)器發(fā)送定位請求并接收服務(wù)器返回的定位結(jié)果，然后將其顯示在本地地圖中。本定位系統(tǒng)是以 WiFi 來進行定位的，因此調(diào)用的是 WiFiManager 類的startScan 方法 。因此，基于 Android 平臺的 智能手機 應(yīng)用也越來越豐富。所以本系統(tǒng)又提出一種改進方案，及在選取歐式距離較小的 3 個鄰近點后，不再求歐式距離，而是取出這三個樣本點的經(jīng)緯度并對經(jīng)緯度求均值，將此均值作為 手機端的估計位置。其實現(xiàn)關(guān)鍵性代碼如圖 51 所示： 圖 51 K 近鄰法實現(xiàn)關(guān)鍵代碼 當用 K 近鄰法選取最相似的三個樣本點之后，對三個樣本點的信號強度求均值，然后再次利用最近鄰法進行計算，其關(guān)鍵代碼如圖 52 所示。 當前室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究目標主要是提高定位精度，為了提高定位精度后續(xù)研究相繼提出了 K 近鄰法和加權(quán) K 近鄰法。由于 WiFi 信號強度受環(huán)境的影響比較嚴重，波動非常大，在同一個位置連續(xù)采集的信號強度也可能會有很大的區(qū)別，最開始本系統(tǒng)在定位時只采集一次 WiFi 信號強度，然后就向服務(wù)器發(fā)送定位請求，定位精度很低，誤差比較大。 表 54 pare_tb 邏輯結(jié)構(gòu) 屬性 類型 長度 是否為空 備注 id int 50 否 主鍵 l_number varchar 50 是 樣本號編號 sim_number varchar 50 是 手機 SIM 卡號 datime varchar 50 是 時間 history_loc_t 存放移動客戶端的歷史軌跡，其邏輯結(jié)構(gòu)如表 55 所示 表 55 history_loc_tb 邏輯結(jié)構(gòu) 屬性 類型 長度 允許為空 備注 id int 11 否 主鍵 location varchar 255 是 樣本點編號 X double 0 是 經(jīng)度 Y double 0 是 維度 定位算法模塊 在服務(wù)器端定位算法分別采用了最近鄰法（ NNSS）， K 近鄰法（ KNNSS）并在此基礎(chǔ)上進行改進，然后進行定位計算，本系統(tǒng)均采用歐式距離描述手機當前位置點信號強度和指紋庫中樣本點的信號強度相似程度，本定位系統(tǒng)總共部署三個思科路由器，因此采用三維歐式距離計算公式即 (51) 然后選取歐式距離最小的樣本點，近似當作是手機端的當前位置，根據(jù)該樣本點的經(jīng)緯度將其顯示在本地矢量地圖上，以界面形式展示給用戶，實現(xiàn)可視化移動目標監(jiān)控，并將定位結(jié)果返回給手機端。 表 52 average_tb 邏輯結(jié)構(gòu) 屬性名 類型 長度 允許為空 備注 l_number int 50 否 主鍵 Cisco1230 varchar 50 是 路由器信號強度 Cisco1231 varchar 50 是 路由器信號強度 Cisco1232 varchar 50 是 路由器信號強度 current_loc_tb 用來存儲移動客戶端當前位置，其邏輯結(jié)構(gòu)如表 53 所示。 collection_tb 存儲采樣 階段手機 提交 的信號強度，其邏輯結(jié)構(gòu)如表 51 所示。 中國民航大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 第 5 章 系統(tǒng)實現(xiàn) 服務(wù)器端具體實現(xiàn) 數(shù)據(jù)庫模塊 后臺數(shù)據(jù)庫采用 Mysql,在 Mysql 數(shù)據(jù) 庫中新建一個名稱為 graduate 的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫下總共有 5 張表。 本章小結(jié) 本章主要完成了系統(tǒng)的設(shè)計工作。在室外定位階段，接收室外 GPS 信號，進行定位。然后服務(wù)器解析每個樣本點的信號特征信息，建立樣本指紋庫。此外，移動客戶端還可以向服務(wù)器請發(fā)送歷史軌跡查詢請求并接收服務(wù)器返回過來的結(jié)果，實現(xiàn)歷史軌跡的回放，其功能模塊圖如圖 43 所示。 移動客戶端設(shè)計 移動客戶端功能模塊劃分 移動客戶端主要負責(zé)在離線訓(xùn)練階段，采集各樣本點的信號強度，提交給服務(wù)器，幫助服務(wù)器完成指紋數(shù)據(jù)庫的建立。 3) 定位模塊 在實時定位時，服務(wù)器端定位模塊，主要負責(zé)接收客戶端的定位請求，然后 通過定位算法進行計算，將定位信息發(fā)送給客戶端同時將其插入后臺數(shù)據(jù)庫。另外，該數(shù)據(jù)庫中還存放了定位時客戶端的當期位置信息和歷史軌跡信息，實現(xiàn)對移動目標的監(jiān)控。服務(wù)器端功能模塊圖如圖 42 所示。整個系統(tǒng)流程分為離線采樣建立指紋 數(shù)據(jù) 庫和實時定位兩個階段。第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計 9 第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)整體架構(gòu) 本定位系統(tǒng)分為室內(nèi)和室外兩個模塊。并對服務(wù)器和客戶端的功能需求分開進行了詳細闡述。當客戶端想要查詢自己的歷史軌跡時，可以向服務(wù)器端發(fā)送歷史軌跡查詢請求，然后服務(wù)器從數(shù)據(jù)庫中取出該客戶端當天的歷史軌跡，按照時間先后順序發(fā)送給客戶端，客戶端解 析之后，在本地地圖中回放自己的歷史軌跡。 3) 歷史軌跡查詢 有時移動客戶端需要查詢自己一天的歷史軌跡信息。 在線定位階段， 若 移動端 在室內(nèi)環(huán)境中，則 實時采集所在點處的 WiFi 信號強度，將其發(fā)送給定位服務(wù)器，然后接收服務(wù)器發(fā)送過來的定位結(jié)果，然后將自己的當前位置顯示在本地矢量地圖中。 歷史軌跡查詢：響應(yīng)客戶端的歷史軌跡查詢請求，按照查詢條件，從數(shù)據(jù)庫中取出響應(yīng)客戶端的歷史位置點，然后處理后發(fā)送給客戶端。 系統(tǒng)功能需求 1) 服務(wù)器功能 離線訓(xùn)練：服務(wù)器接收智能手機