【正文】 7年推出以來，安卓以其開源性、基于java的編程思想和容易上手的特點，吸引了很多Android開發(fā)愛好者。圖52 最近鄰法關(guān)鍵代碼由于本定位系統(tǒng)是基于GIS開發(fā)的，顯示定位結(jié)果所用地圖是用MapInfo繪制的本地矢量圖，圖上的任意一點都有經(jīng)緯度。本系統(tǒng)采用了K近鄰法并加以改進(jìn)，在定位階段將移動端發(fā)送的當(dāng)前位置信號特征值與數(shù)據(jù)庫中的樣本點的信號特征值求歐式距離，然后對歐式距離進(jìn)行排序，選取歐式距離較小的三個點，對這三個參考點的信號強(qiáng)度求一個均值，再次與指紋庫中的樣本點的信號強(qiáng)度求歐式距離，選取歐式距離最小的一個樣本點作為手機(jī)端的估計位置。為了克服WiFi信號強(qiáng)度（RSSI）不穩(wěn)定的問題，本系統(tǒng)提出在定位階段和離線訓(xùn)練階段一樣，在同一個位置點，也連續(xù)采集多次WIFI信號強(qiáng)度（本系統(tǒng)采集5次），然后求這些信號強(qiáng)度的均值，將均值發(fā)送給服務(wù)器端進(jìn)行定位計算。在實際應(yīng)用階段，使用定位階段采集到的WiFi信號強(qiáng)度與指紋數(shù)據(jù)庫中的樣本點的信號特征值進(jìn)行比對，使用歐式距離描述兩者之間的相似程度，然后選取歐式距離最小的一個樣本點的經(jīng)緯度作為手機(jī)端的估計位置。表53 current_loc_tb邏輯結(jié)構(gòu)屬性類型長度備注idint50主鍵l_numbervarchar50樣本點編號sim_numbervarchar50手機(jī)SIM號pare_tb存放每個樣本點的經(jīng)緯度，其邏輯結(jié)構(gòu)如表54所示。表51 collection_tb邏輯結(jié)構(gòu)屬性名類型長度允許為空備注l_numberint 50否主鍵Cisco1230varchar50是路由器信號強(qiáng)度Cisco1231varchar50是路由器信號強(qiáng)度Cisco1232varchar50是路由器信號強(qiáng)度average_tb用來存儲樣本點信號強(qiáng)度均值，其邏輯結(jié)構(gòu)如表52所示。分別為collection_tb（樣本點信號強(qiáng)度采集表）、average_tb(樣本庫)、current_loc_tb(當(dāng)前位置表)、history_loc_tb（歷史軌跡表）、pare_tb(經(jīng)緯度對照表)。先概述了室內(nèi)定位系統(tǒng)的整體架構(gòu)，然后對系統(tǒng)的服務(wù)器和客戶端的功能模塊進(jìn)行劃分，并對服務(wù)器端和移動客戶端的各個功能模塊的功能進(jìn)行了詳細(xì)介紹，使得整個系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)比較清晰，為后續(xù)開發(fā)工作提供了很好的指引，便于模塊化開發(fā)和單元測試。3) 歷史軌跡查詢模塊該模塊實現(xiàn)的功能主要是客戶端向服務(wù)器端發(fā)送歷史軌跡查詢請求，然后解析服務(wù)器端返回過來的信息，按照時間先后順序?qū)⑵湓诘貓D上顯示出來。2) 定位顯示模塊移動端定位顯示模塊，主要用來在室內(nèi)定位階段采集自己當(dāng)前所在位置點處的信號特征向服務(wù)器發(fā)送定位請求，然后接收并解析服務(wù)器返回的定位結(jié)果，將其顯示在手機(jī)端的地圖中，使用戶可以在地圖中直觀的知道自己當(dāng)前所處的位置。圖43 移動端功能模塊圖 移動客戶端功能描述1) 離線采集模塊離線采集模塊，移動客戶端需要多次采集樣本點信號特征，將其提交給服務(wù)器。在定位階段，實時采集所在位置點的信號強(qiáng)度，將其提交給服務(wù)器進(jìn)行定位計算，并接收服務(wù)器返回過來的定位結(jié)果，將其顯示在UCMap加載的本地矢量圖中，以圖形用戶界面的形式向用戶展示當(dāng)前位置。4) 歷史軌跡查詢模塊實時響應(yīng)客戶端歷史軌跡查詢請求，取出數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)客戶端的歷史軌跡信息取經(jīng)過處理之后，將其發(fā)送給客戶端。2) 離線采集模塊該模塊在離線采集階段，負(fù)責(zé)接收并解析客戶端發(fā)送過來的樣本點指紋信息，然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后存入后臺數(shù)據(jù)庫。圖42 服務(wù)器功能模塊圖 服務(wù)器端功能描述1) 數(shù)據(jù)庫模塊服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫模塊用來存放數(shù)據(jù)信息，包括樣本點的位置指紋信息，經(jīng)緯度信息，方便在定位階段進(jìn)行定位計算。圖41 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖 服務(wù)器端設(shè)計 服務(wù)器功能模塊劃分PC服務(wù)器端端主要功能有樣本庫的建立與維護(hù)，響應(yīng)移動手機(jī)端的定位請求，并根據(jù)手機(jī)端實時發(fā)送過來的WiFi強(qiáng)度，進(jìn)行定位計算，并將定位結(jié)果發(fā)送給手機(jī)端。室內(nèi)定位系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)分為客戶端和服務(wù)器兩個模塊，其系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖41所示。為后面系統(tǒng)的整體設(shè)計提供了很好的指引作用。 本章小結(jié)為了開發(fā)出讓用戶體驗良好的系統(tǒng)，本章在第一章研究現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)的需求進(jìn)行了詳細(xì)分析。本系統(tǒng)還提供了室內(nèi)客戶端歷史軌跡查詢功能。當(dāng)移動端在室外時，通過GPS確定自己的當(dāng)前位置，當(dāng)位置發(fā)生變化時，實時更新手機(jī)地圖上的位置信息。2) 移動端功能在離線訓(xùn)練階段，移動端對每個樣本點處的WiFi信號強(qiáng)度進(jìn)行采樣，通過Socket套接字發(fā)送給服務(wù)器，幫助服務(wù)器完成樣本指紋庫的建立。實時定位：服務(wù)器端接收手機(jī)實時采集到的路由器的信號強(qiáng)度，將其與樣本指紋庫中各個樣本點的信號強(qiáng)度進(jìn)行比對，選出最接近的一個樣本點，近似看做是手機(jī)此刻的位置，然后根據(jù)該點的樣本點編號從另一張經(jīng)緯度比對表pare_tb中取出該樣本點的經(jīng)緯度并發(fā)送給手機(jī)端，同時將手機(jī)當(dāng)前位置的經(jīng)緯度插入歷史軌跡表history_loc_tb和當(dāng)前位置表current_loc_tb中，以達(dá)到記錄客戶端位置信息的目標(biāo)。室外定位系統(tǒng)則只有移動端，其通過手機(jī)在室外接收到的衛(wèi)星信息，利用GPS獲取經(jīng)緯度，然后根據(jù)經(jīng)緯度將客戶端位置信息標(biāo)注在手機(jī)端的校園矢量地圖上，使用戶可以知道自己當(dāng)前的位置信息。定位階段將實時采集到的WiFi信號強(qiáng)度傳遞給服務(wù)器端，并及時接收和解析定位服務(wù)器返回的定位結(jié)果（經(jīng)緯度），將定位結(jié)果顯示在本地矢量圖中實現(xiàn)圖形用戶界面，讓用戶可以很直觀的知道自己當(dāng)前所在的位置。其中室內(nèi)定位系統(tǒng)包括客戶端和服務(wù)器兩個模塊，客戶端是帶有WiFi接收功能的Android智能手機(jī)。 定位服務(wù)器端可以迅速處理客戶端的定位請求，并將定位結(jié)果返回給客戶端。 使用戶可以在室外環(huán)境下通過GPS獲取自己的位置信息；216。 為用戶提供高精度和高可靠性的室內(nèi)外定位服務(wù)；216。對室內(nèi)WiFi定位通常采用的位置指紋識別算法的基本原理和實施過程進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并且介紹了兩種基本的位置指紋匹配算法最近鄰法和K近鄰法第3章 系統(tǒng)需求分析第3章 系統(tǒng)需求分析 系統(tǒng)目標(biāo)隨著Android智能手機(jī)用戶人數(shù)的普遍增長，人們對于基于手機(jī)的位置服務(wù)需求也越來越強(qiáng)烈。 本章小結(jié)本章首先整體介紹了系統(tǒng)開發(fā)所需搭建的軟硬件環(huán)境，然后詳細(xì)闡述了Android移動GIS開發(fā)平臺UCMap的幾種開發(fā)模式和相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢。其實質(zhì)就是在定位階段從指紋庫中選取與待定位點的位置特征最相近的K個點，然后取出這K個位置點處的經(jīng)緯度，并對這三個點的經(jīng)緯度求均值，將此均值當(dāng)作待測位置點的定位結(jié)果。 K近鄰法當(dāng)前位置指紋匹配算法的研究目標(biāo)是進(jìn)一步提高定位精度?？梢圆捎脷W式距離也可以采用權(quán)值的方式來描述樣本點和待定位處信號特征相似程度。該方法實際上是利用離線訓(xùn)練階段采集到的樣本點處的信號特征作為樣本點“指紋”。此外，當(dāng)指紋數(shù)據(jù)庫過于龐大時，定位階段采集到的信號特征如果和指紋庫中的所有樣本點一一進(jìn)行比對，會花費(fèi)大量的時間導(dǎo)致定位效率低下，而且有可能影響定位精度。位置指紋算法是基本的室內(nèi)定位算法，相比較三邊定位法而言，其原理簡單，容易理解，易實現(xiàn)，定位精度比較高且可充分利用現(xiàn)有資源，部署成本低，系統(tǒng)升級對客戶的影響也較小。2) 定位階段：在該階段主要工作是通過采集終端接收機(jī)當(dāng)前所在位置處的信號特征將其與指紋表中的樣本點進(jìn)行比對，尋找最相似的樣本點進(jìn)行定位。因此，可以事先選取一些樣本點，采集這些樣本點處的信號特征存儲在數(shù)據(jù)庫中，定位階段再采取所在點出的信號強(qiáng)度特征，與數(shù)據(jù)庫中的指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，找出最相似的樣本點來進(jìn)行定位。所不同的是手機(jī)的IP是由運(yùn)營商動態(tài)分配的，所以手機(jī)端不用來做服務(wù)器?？蛻舳顺绦蛟趧?chuàng)建Socket時，也會監(jiān)聽一個端口，但該端口由客戶端所在主機(jī)的系統(tǒng)自動分配，需要通過服務(wù)器的地址和監(jiān)聽的端口，去請求連接服務(wù)器，當(dāng)服務(wù)器接收客戶端的連接請求之后，服務(wù)器和客戶端之間就建立了一條雙向通信鏈路，通過Socket的輸入輸出流，客戶端和服務(wù)器便可以進(jìn)行通信。在客戶/服務(wù)器通信模式中，服務(wù)器程序需要運(yùn)行在一條有固定IP的主機(jī)上，并通過ServerSocket監(jiān)聽該臺主機(jī)上的一個固定端口，等待客戶端的連接請求。即利用Socket進(jìn)行通信的兩個程序通過一條雙向通信鏈路實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。UCMap技術(shù)優(yōu)勢：支持大數(shù)據(jù)量的離線矢量shp地圖和影像，且地圖瀏覽速度遠(yuǎn)超其他任何GIS平臺；支持自定義點、線、面矢量符號的制作、渲染以及變換操作；擁有豐富的矢量交互編輯功能支持各種空間查詢和空間分析。 移動GIS平臺UCMap簡介UCMap[8]是當(dāng)前主流的移動GIS開發(fā)組件，其拓展了GIS在移動端的應(yīng)用，提供了、Windows iOS、Android等系統(tǒng)下的開發(fā)包SDK、DEMO演示程序和相關(guān)說明文檔，便于開發(fā)人員在手機(jī)或平板電腦上建立移動GIS應(yīng)用。25第2章 開發(fā)環(huán)境及相關(guān)技術(shù)簡介第2章 開發(fā)環(huán)境及相關(guān)技術(shù)簡介 軟硬件開發(fā)環(huán)境無線路由器：本次定位系統(tǒng)開發(fā)是在南教4五樓完成，分別在南4522，南4520，南4512三個房間內(nèi)各部署了一個思科無線路由器，其名稱分別為Cisco12Cisco123Cisco1232，三個路由器的擺放呈三角形。然后詳細(xì)闡述了位置指紋定位算法，并針對WiFi信號強(qiáng)度不穩(wěn)定，影響定位精度的問題，對最近鄰法和K近鄰法進(jìn)行改進(jìn)，并將兩者結(jié)合使用，最后通過UCMap移動GIS開發(fā)插件，實現(xiàn)圖形用戶界面使客戶端可以很直觀的知道自己的當(dāng)前位置。 論文研究內(nèi)容本論文首先研究了WiFi室內(nèi)定位相關(guān)論文，在分析了當(dāng)前室內(nèi)定位現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一種基于移動GIS[6]的室內(nèi)WiFi定位系統(tǒng)[7]。從以上的幾個例子可以看出基于WiFi的室內(nèi)定位系統(tǒng)不僅可以彌補(bǔ)GPS室內(nèi)定位的不足可以部署在很多