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Android移动客户端的定位数据优化方法的研究与实现

作　者: 张玲翠
导　师: 李朝晖
学　校: 北京邮电大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: WiFi定位 指纹 用户反馈 众包 安卓
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


近年来,随着移动设备的普及和性能的快速提升,人们对于室内外基于位置服务呈现出越来越迫切的需求。由于现有的卫星定位系统的卫星定位信号在室内或城市峡谷区域受到建筑物的阻隔,不能提供准确的定位信息。然而,基于WiFi (wireless fidelity)射频信号定位的定位能够有效弥补这一不足,因为WiFi信号广泛的存在于室内外环境中,尤其在室内,既不需要增加额外硬件,又可以提供精确的位置信息。但是基于WiFi的定位算法需要在离线训练阶段采集大量的指纹数据作为训练数据,这会耗费大量的人力物力。由于环境变迁、设备老化等因素造成的射频信号特征变化势必会使系统中旧数据不再适应新环境。系统数据的维护工作如果交由专门的系统维护人员来完成,在数据的质量上当然是相对可靠的,但增加了运维成本。目前,Android设备在性能方面有了很大提升,在智能机市场占据主导了地位,而且为开发者提供了应用平台,这就为用户反馈机制提供了有力条件。利用用户实时采集环境中WiFi指纹的优势,把用户反馈数据用于数据库的更新吗,利用用户修正位置信息来提高定位的速度和准确度。本文从用户角度出发,利用众包模型,从以下几个方面利用用户反馈。利用用户发送的定位参数(实时采集的指纹信息),在利用定位算法确定位置的同时,分析所在位置中AP (Access Point)的变化。另外,当用户当前的位置位于指纹信息稀缺的地方,定位服务器向客户端发送激励用户参与采样提示。当用户发现定位结果和自己目前所处的位置不符时,可以点击手机屏幕自主修正位置,将位置和指纹信息发送给服务器端。但是,用户数据不是可靠的,可能存在恶意用户的破坏行为或者用户的错误操作。本文设计了几种数据检测算法对用户数据进行检测。并且通过大量实验对算法都进行了对比分析。最后,根据本文的研究成果,阐述系统开发相关技术,对系统进行需求分析及各个功能模块的设计与实现,搭建Android室内定位应用平台。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 课题来源与研究内容  10-11
    1.2.1 课题来源  10-11
    1.2.2 课题主要研究内容  11
  1.3 论文结构  11-13
第二章 面向大规模WiFi定位技术  13-21
  2.1 WiFi定位技术概述  13-18
    2.1.1 确定型定位算法  14-16
    2.1.2 概率型定位算法  16-18
  2.2 面向大规模定位的研究现状  18-19
  2.3 提出基于WiFi的大规模定位的方法  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章 基于激励机制的用户采样算法  21-26
  3.1 本文采用的定位算法  21-23
  3.2 反馈算法分析及设计  23
  3.3 反馈算法实现  23-25
  3.4 仿真实验结果  25
  3.5 本章小结  25-26
第四章 基于用户修正位置的反馈指纹数据识别算法  26-36
  4.1 基于修正的定位方法  26-30
    4.1.1 选择修正的策略  27-28
    4.1.2 使用修正数据来计算位置信息  28-29
    4.1.3 维护修正数据的策略  29-30
  4.2 用户数据检测算法  30-33
    4.2.1 AP集合距离法参数训练及离群点分析  30-31
    4.2.2 AP信号强度差值法参数训练及离群点分析  31-32
    4.2.3 Tanimoto距离法参数训练及离群点分析  32-33
    4.2.4 利用基于密度的聚类方法LOF排除过期指纹  33
  4.3 仿真实验结果对比  33-35
    4.3.1 使用用户反馈与不使用用户反馈的比较  33-34
    4.3.2 指纹数据的不同算法准确率的比较  34-35
  4.4 本章小结  35-36
第五章 基于用户反馈的AP指纹更新  36-44
  5.1 统计AP变化的算法描述  37-38
  5.2 检测添加和关闭的AP  38
    5.2.1 被关闭的AP  38
    5.2.2 新添加的AP  38
  5.3 仿真实验结果  38-42
    5.3.1 稳定无线环境中增加反馈的数目对定位准确度的影响  39-40
    5.3.2 在时变的无线环境对定位准确度的影响  40-42
    5.3.3 检测无线环境的改变  42
  5.4 本章小结  42-44
第六章 定位数据优化方法在Android平台上的设计与系统实现  44-63
  6.1 系统总体设计  44-47
    6.1.1 Android平台架构分析  44-46
    6.1.2 功能需求分析  46-47
  6.2 系统各模块设计与实现  47-62
    6.2.1 客户端设计  47-51
    6.2.2 实时定位模块  51-56
    6.2.3 用户修正模块  56-57
    6.2.4 激励用户采样模块  57-59
    6.2.5 系统测试界面  59-62
  6.3 本章小结  62-63
第七章 结论与展望  63-65
  7.1 论文工作总结  63
  7.2 问题和展望  63-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
攻读学位期间发表的学术论文  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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