基于Android平台的手机室内定位及导航系统的设计与实现
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Abstract
With the development of wireless communication network, smart phones had gradually integrated into people's daily lives, which meet not only the needs of basic functions for users such as making a phone call, sending a message, but also the users' demands for entertainment, surfing the Internet and socializing. Besides navigation function has been commonly utilized, however the navigation function nowadays is based on GPS (Global Positioning System) in the outdoor environments whereas a number of applications need to navigate indoors. This article designs and implements the Indoor Location and Navigation System based on the Android platform.
Firstly, this article makes an introduction to the Android platform, mainly introducing four core components of Android and the Intent component on the basis of detailed the introduction to the architecture of Android and its core function module in detailed.
1.1 课题研究背景及其研究意义 .................................................................................... 1 1.2 研究现状 ........................................................................................................................ 2 1.3 主要工作 ........................................................................................................................ 4 1.4 文章的组织结构........................................................................................................... 5
2 相关技术................................................................................................................................ 6
2.1 Android 操作系统 ........................................................................................................ 6 2.2 Android 系统结构概括 ............................................................................................... 7 2.3 Android 应用程序组件 ............................................................................................. 10 2.4 惯性导航与航位推算................................................................................................ 18 2.5 本章小结 ...................................................................................................................... 18
学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日
导师签字： 签字日期： 年 月 日
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（Global Positioning System）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。
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
------------------------------------------------------------------
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
Secondly, this article makes a detailed introduction to the Mobile Indoor Location and Navigation System Based on Android Platform. The system consists of three modules: 1, Pedometer Module: Pedometer module is the most basic function of the navigation system. Acceleration sensor is the data source which is utilized to implement such function; 2, Heading Determination Module: To determine the heading direction is another basic function of the indoor navigation system. Smartphone coming with a gyro sensor can be used to implement the judgment of the direction, but as a result of perception errors and the attitude of the phone itself swing down the accuracy of the measurement drops down. This article uses the PSP algorithm to process the gyroscope’s data and improves the accuracy of the pedestrian tracking; 3, Display Module: The indoor map illustrates the real-time routes via View components and SQLiteOpenHelper components of the Android development platform.
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 SUMSUNG i9103 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；Android
I
Design and Implementation Of The Mobile Indoor Location and Navigation System Based on Android Platform
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）
II
Finally, this article has accomplished the development of a prototype system. We deploy the APK program in SUM源自文库UNG i9103 and fulfilled the experiment.
Key Words: Indoor Pedestrian Tracking and Navigation; Pedestrian Direction Judgment; PSP; Android
III
目录
1 绪论........................................................................................................................................... 1
3 系统设计............................................................................................................................ 19
With the development of wireless communication network, smart phones had gradually integrated into people's daily lives, which meet not only the needs of basic functions for users such as making a phone call, sending a message, but also the users' demands for entertainment, surfing the Internet and socializing. Besides navigation function has been commonly utilized, however the navigation function nowadays is based on GPS (Global Positioning System) in the outdoor environments whereas a number of applications need to navigate indoors. This article designs and implements the Indoor Location and Navigation System based on the Android platform.
Firstly, this article makes an introduction to the Android platform, mainly introducing four core components of Android and the Intent component on the basis of detailed the introduction to the architecture of Android and its core function module in detailed.
1.1 课题研究背景及其研究意义 .................................................................................... 1 1.2 研究现状 ........................................................................................................................ 2 1.3 主要工作 ........................................................................................................................ 4 1.4 文章的组织结构........................................................................................................... 5
2 相关技术................................................................................................................................ 6
2.1 Android 操作系统 ........................................................................................................ 6 2.2 Android 系统结构概括 ............................................................................................... 7 2.3 Android 应用程序组件 ............................................................................................. 10 2.4 惯性导航与航位推算................................................................................................ 18 2.5 本章小结 ...................................................................................................................... 18
学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日
导师签字： 签字日期： 年 月 日
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（Global Positioning System）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。
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
------------------------------------------------------------------
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
Secondly, this article makes a detailed introduction to the Mobile Indoor Location and Navigation System Based on Android Platform. The system consists of three modules: 1, Pedometer Module: Pedometer module is the most basic function of the navigation system. Acceleration sensor is the data source which is utilized to implement such function; 2, Heading Determination Module: To determine the heading direction is another basic function of the indoor navigation system. Smartphone coming with a gyro sensor can be used to implement the judgment of the direction, but as a result of perception errors and the attitude of the phone itself swing down the accuracy of the measurement drops down. This article uses the PSP algorithm to process the gyroscope’s data and improves the accuracy of the pedestrian tracking; 3, Display Module: The indoor map illustrates the real-time routes via View components and SQLiteOpenHelper components of the Android development platform.
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 SUMSUNG i9103 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；Android
I
Design and Implementation Of The Mobile Indoor Location and Navigation System Based on Android Platform
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）
II
Finally, this article has accomplished the development of a prototype system. We deploy the APK program in SUM源自文库UNG i9103 and fulfilled the experiment.
Key Words: Indoor Pedestrian Tracking and Navigation; Pedestrian Direction Judgment; PSP; Android
III
目录
1 绪论........................................................................................................................................... 1
3 系统设计............................................................................................................................ 19