西北大学信科院开题报告

西北大学本科毕业论文（设计）开题报告登记表

学生姓名刘晓旭性别男学号2011117147

学院信息科学与

技术学院

年级2011 专业电子信息工程

指导教师姓名刘成

指导教师

专业技术职务

工程师

开题报

告日期

2015.3.3

论文（设计）

题目

基于手机的校园导航系统

开题报告内容

选题来源1．教师指定（√）2．教师课题（）3．创新基金项目（）4．自选（）

论文（设计）选题的背景与意义、理论与实证准备、拟解决的问题、研究（设计）方法与技术路线1、背景与意义

高校的逐年扩建以及学生的逐渐增加，令来访学校的人员越来越多，但高校的面积一般都很大，各个院系和机构分布错综复杂，来访者需要经过一番周折才能顺利抵达目的地。而且高校一般很少利用纸质的地图对来访者进行引导，因此，建立具有校园信息查询，智能导航功能的手机应用，对提高高校现代化建设以及人性化服务具有很好的价值。

随着移动技术的迅猛发展，手机早已不止当初的通话功能了，它现已成为集通信、电脑为一体移动计算工具，人们对手机所赋予的功能也越来越多，而传统电脑中的导航系统用安卓技术来实现早已成为可能。导航软件在智能手机中的应用已经成为热点之一，越来越多的App被安装到手机上，给人们的生活带来了极大的便利。

如今全球定位系统较最初有了很大的飞跃，定位精度越来越准确，基本能够满足大范围的导航服务，然而基于GPS的导航对于周围环境要求比较严格，如若没有添加道路信息和建筑物的标注，则在局部小环境下，导航系统发挥的作用就会相对较小。而该系统可以在GPS的基础上实现对校园环境的搜索和导航，以提更加便利的服务。

2、研究内容和技术路线

（1）精确定位的实现

手机定位是指通过特定的定位技术来获取移动手机或中断用户的位置信息(如经纬度坐标)，在电子地图上标出被定位对象的位置的技术或者服务。定位技术目前来说主要有三种，一种是基于GPS的定位，一种是基于移动运营商的基站的定位，还有一种是基于wifi热点的定

位。

①基于GPS的定位：是利用手机上的GPS定位模块将自己的位置信号发送到定位后台来实现手机定位的。GPS定位系统是以21+3颗卫星分布模式为基础，向全球各地提供经纬度，高度，速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分组成：

●空间部分，由21颗主卫星和3颗备用卫星组成，分布在6个轨道

平面，基本可覆盖全球所有位置。

●地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站以及通讯辅助系统所

组成。

●用户装置部分，也就是拥有GPS模块的手机或导航仪。

利用卫星传送过来的参数加之计算就可以确定用户的位置了。

②基于移动运营商基站的定位：这种方式通过移动运商的网络(如GSM网）获取移动终端用户的经纬度坐标，在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务。它的大致原理是：手机测量在不同基站的下行导频信号，得到不同那个基站下行导频的到达时刻或者到达时间差，根据该测量结果并结合基站的坐标，一般采用三角公式估算法，就能计算出移动电话的位置。而实际上该算法需要考虑更过的基站以实现更为精确的定位。

③基于wifi热点的定位：如果智能手机连接上了某个WiFi热点，那么就可以调用数据库中附近所有热点的地理位置信息，而服务器会参考每个热点的信号强弱来计算出设备的大致地理信息。其原理大致分为以下几步：

●每一个无限AP都有全球唯一的MAC地址，并且短时间内无限AP

不会移动。

●移动设备在开启WiFi的情况下，即可扫描并收集周围的无线接入

点信号，无论是否加密，是否已经连接，甚至信号强度不足都可以显示在无线信号列表中，都可以获取到无线接入点广播出来的MAC地址。

●设备将这些能够标识AP的数据发送到位置服务器，服务器检索出

每一个AP的地理位置，并结合每个信号的强弱程度，计算出设备的地理位置信息并返回到用户设备。

●而位置服务商要不断更新、补充自己的数据库，以保证数据的准确

性。

（2）地图数据的获取

百度地图的API是基于在Android2.1系统平台之上，对开发者免费开放的应用程序接口，它包括HTTP服务接口，Android API 等开发工具，可以实现显示基本地图，导航，定位，离线地图，数据存储等功能。它可以应用于各种终端，开发者可以用此接口实现自己定制的地图App。在百度提供的Sdk4.0地图开发包中包含了各种接口，用户可以调用任意的函数方法来实现相应的功能，比如用户可以利用setSatellite(boolean)来显示卫星图，setCenter（latitude,longitude）来设置地图中心点等。百度地图开发包所提供的库能够很方便的实现很多函数。

（3）路径规划

路径规划是指在具有障碍物的环境中，按照一定的评价标准，寻找一条从起始状态到目标状态的无碰撞路径，在本系统中，通过百度地图，结合路网信息和建筑物信息，应用导航中所潜入的算法，来实现从所处位置到目的地的指引。目前应用较多的有以下几种路径规划算法：

①Dijkstra算法：它是从一个顶点到其余各项点的最短路径算

法，解决的是有向图中最短路径问题，它的特点就是一起始点为中心点向外层层扩展，直到扩展到终点为止。它的主要特点是每次迭代时选择的下一个顶点时标记点之外距离源点最近的顶点，由于该算法主要计算从源点到其他所有点的最短路径，所以算法效率较低。

Dijkstra算法目前已经广泛应用于显示现实生活中，特别是在路径规划和导航应用上。而伴随着城市越来越大，交通路网信息也越来越复杂，这使得道路交通系统变得更复杂，相应的数据量也越来越大。

优点：总是能够为用户找到一条最短路径。

缺点：数据量大，效率较低。

②A*算法：它是一种在平面上存在多个节点的路径，求出最低通过成本的算法，也是静态路网中求解最短最有效的直接搜索方法。其公式表示为：)

g

n

f+

=，也就是说其估价值与实际值越接近，

n

(n

(

)

(

)

h

估价函数取得就越好。

其中，)

(g n是

f是从初始点经由节点n到目标点的估价函数，)

(n

在状态空间中从初始节点到n节点的实际代价，)

h是从n到目标节

(n

点最佳路径的估计代价。保证找到最短路径条件，关键在于估价函数的选取，估价值n

(到目标节点的距离实际值，此时，搜索范围

)

n

h<=