android平台wifi的定位算法和系统设计
摘 要基于WiFi的定位研究技术是一种即使在室内也能为移动用户提供良好定位服务的定位方法。因为每一个无线AP都有一个全球唯一的MAC地址,并且一般来说，无线AP在一段时间内是不会移动的，所以可以采用WiFi热点来进行定位。这种方法能够满足移动互联网位置服务的定位范围广泛、速度快以及能耗低的要求。在Android平台的开发环境下，对比几种基于WiFi的定位技术后，参考和实现了基于位置指纹识别的WiFi定位技术，通过扫描室内的WiFi热点的信号信息，记录并保存在数据库中，由直接距离算法得出最小距离实现定位，根据此定位原理进行软件系统设计。系统具有实时定位、跟踪定位的功能，用户可以根据特定场所在手机上得到用户的基本位置。本程序在Android平台上运行之后产生可以直接安装在Android 2.3.3版本手机上的apk文件，并且成功运行。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1 室内定位方法的需求 1
1.2手机定位方法的现状与种类 1
1.3课题背景及其研究意义 2
1.4 论文结构 3
第二章 Android开发平台 4
2.1 Android的由来 4
2.2.1 应用层（Applications） 5
2.2.2 应用框架层（Application Framework） 5
2.2.3 系统开发库层（Libraries） 6
2.2.4 Linux 内核层 6
2.3 Android应用程序 7
2.4 Windows系统中Android开发平台在Eclipse上的搭建 9
2.4.1 Java开发环境的建立 9
2.4.2 Eclipse的安装 10
2.4.3 下载Android SDK 10
2.4.4 在eclipse中安装ADT（Android Development Tools） 11
2.4.5 新建一个模拟器 11
2.5 本章小结 12
第三章 系统结构与算法设计 13
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3.1系统架构 13
3.2 无线信号的特性分析 13
3.3定位算法设计 14
3.3.1 常见定位算法 14
3.3.2 基于WiFi的室内定位方法 14
3.3.3 定位算法 15
3.4 信息采集设计和数据表格设计 16
3.4.1 信息采集设计 16
3.4.2 数据表格设计 18
3.5 本章小结 19
第四章 手机客户端设计和系统测试 20
4.1 Android客户端设计 20
4.2 Activity的设计 21
4.2.1 检索信号信息 21
4.2.2客户端软件流程 21
4.3系统测试 22
4.4 本章小结 24
第五章 总结与展望 25
5.1 总结 25
5.2 展望 26
致 谢 27
参考文献 28
附 录 31
一、 英文原文 31
二、 英文翻译 39
绪论
1.1 室内定位方法的需求
在全世界的国家和地区的使用者中，对于LBS（基于位置服务）的需求越来越强烈，虽然在传统的定位方法中例如GPS、GLONASS、AGPS或基于网络的定位方法，可以在手机上显示用户所在的地图位置，但是用户位置信息的精准性、实用性和和完整性还取决于用户所处的位置、周围的环境、手机设备的差异等因素，也可能会受到其他限制。如果在建筑物内部或地下，由于受到干扰，则可能无法获取正确位置信息。因此需要一种新的定位方法来替代这些传统的定位方法,为移动用户提供更好的定位服务。
1.2手机定位方法的现状与种类
手机的定位技术有两种，一种是基于移动网络的基站的定位，一种是基于GPS的定位。基站定位技术是使用基站对用户手机的测算距离来确定用户的手机位置；基于GPS的定位技术是使用用户手机上的GPS定位模块将用户手机的位置信息传送到处理定位的后台部分来实现手机定位。前者不需要手机具有GPS定位模块，但是其精度的高低程度决大多数依赖于基站的分布及其覆盖范围的大小，误差较大，而后者的定位精度就比之较高。
在手机网络中，一般有几种常用的定位技术：
1）基于Cell ID的定位技术，这种定位技术是经由网络渠道来获取用户当前所在的基站信息，从而得到用户的当前位置，其精度的高低程度取决于移动基站的分布及其覆盖范围的大小；
2）基于AGPS（GPS与无线网络的结合）的定位技术，AGPS的最大好处就是可以使终端的工作简化，由终端与网络的定位服务器相互合作完成定位工作，就是将定位运算和卫星扫描等最复杂的工作从终端转移到网络的定位服务器，借助网络定位服务器强大的运算能力，可以使用复杂的定位算法从而降低接收信号偏弱等不利因素的影响，进而提高定位精度和灵敏度。最后定位平台将用户的经纬度信息送到手机设备的服务应用中，或者通过无线网络送回终端，实现定位功能。
4）是基于GPSOne定位技术，将Cell ID、AGPS及CDMA三角定位三种方向的定位方法综合应用的电信特有的定位技术，实现定位精度高、范围广的高标准。CDMA定位技术是基于位置服务开发的定位技术，采用Client/Server的方式，它将无线辅助AGPS和高级前向链路AFLT三角定位法两种定位技术有机结合，实现高精度、高可用性和较高速度定位。如果这两种定位技术都不能使用，则在此区域内，系统会自动切换到Cell ID的定位方式，确保定位成功。
1.3课题背景及其研究意义
在全球科技快速发展的今天，越来越多的手机用户对LBS的需求越发强烈。在2006～2008年，移动定位市场存在着150%左右的增长率，预计2008年将达到52.5亿元。正是因为乐观的发展前景，室内定位应用的需求也越来越高，并且基于WiFi的手机定位更是能在其他定位方法不能处理的室内或信号不好的场所进行用户定位，每一个WiFi热点都有它自己独一无二的BSSID地址，当智能手机等设备开启WiFi功能时，就会自动扫描附近WiFi热点并上传它们的位置信息，这样就建立了一个巨大的热点位置数据库，那么就可以调用数据库中附近所有热点的地理位置信息，而服务器会根据算法公式的计算比对数据库中每个热点信号来计算出设备的大致地理位置，最后再返回给用户。其中基于位置指纹的WiFi定位技术，与传统室内定位技术相比，其扩展性更强、应用范围更广。
现在当基于位置指纹的WiFi定位技术与LBS结合后,在许多方面都可以为用户提供比之其它定位方法更加实用的服务：
1)检索位置信息服务:可以根据用户当前位置,为用户提供更准确的搜索信息，例如通过LBS与手机支付结合，搜索附近商家，随时在室内快速获取附近区域商家、产品等信息,并根据法律支付许可完成移动用户的付费。
2)定位监测服务:在商场内,客户可以得到室内导航和导购的优质服务；在医疗单位,可以协助医生对重症病人进行实时看护；帮助老人或残障人士在住宅内的基本活动等。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1 室内定位方法的需求 1
1.2手机定位方法的现状与种类 1
1.3课题背景及其研究意义 2
1.4 论文结构 3
第二章 Android开发平台 4
2.1 Android的由来 4
2.2.1 应用层（Applications） 5
2.2.2 应用框架层（Application Framework） 5
2.2.3 系统开发库层（Libraries） 6
2.2.4 Linux 内核层 6
2.3 Android应用程序 7
2.4 Windows系统中Android开发平台在Eclipse上的搭建 9
2.4.1 Java开发环境的建立 9
2.4.2 Eclipse的安装 10
2.4.3 下载Android SDK 10
2.4.4 在eclipse中安装ADT（Android Development Tools） 11
2.4.5 新建一个模拟器 11
2.5 本章小结 12
第三章 系统结构与算法设计 13
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3.1系统架构 13
3.2 无线信号的特性分析 13
3.3定位算法设计 14
3.3.1 常见定位算法 14
3.3.2 基于WiFi的室内定位方法 14
3.3.3 定位算法 15
3.4 信息采集设计和数据表格设计 16
3.4.1 信息采集设计 16
3.4.2 数据表格设计 18
3.5 本章小结 19
第四章 手机客户端设计和系统测试 20
4.1 Android客户端设计 20
4.2 Activity的设计 21
4.2.1 检索信号信息 21
4.2.2客户端软件流程 21
4.3系统测试 22
4.4 本章小结 24
第五章 总结与展望 25
5.1 总结 25
5.2 展望 26
致 谢 27
参考文献 28
附 录 31
一、 英文原文 31
二、 英文翻译 39
绪论
1.1 室内定位方法的需求
在全世界的国家和地区的使用者中，对于LBS（基于位置服务）的需求越来越强烈，虽然在传统的定位方法中例如GPS、GLONASS、AGPS或基于网络的定位方法，可以在手机上显示用户所在的地图位置，但是用户位置信息的精准性、实用性和和完整性还取决于用户所处的位置、周围的环境、手机设备的差异等因素，也可能会受到其他限制。如果在建筑物内部或地下，由于受到干扰，则可能无法获取正确位置信息。因此需要一种新的定位方法来替代这些传统的定位方法,为移动用户提供更好的定位服务。
1.2手机定位方法的现状与种类
手机的定位技术有两种，一种是基于移动网络的基站的定位，一种是基于GPS的定位。基站定位技术是使用基站对用户手机的测算距离来确定用户的手机位置；基于GPS的定位技术是使用用户手机上的GPS定位模块将用户手机的位置信息传送到处理定位的后台部分来实现手机定位。前者不需要手机具有GPS定位模块，但是其精度的高低程度决大多数依赖于基站的分布及其覆盖范围的大小，误差较大，而后者的定位精度就比之较高。
在手机网络中，一般有几种常用的定位技术：
1）基于Cell ID的定位技术，这种定位技术是经由网络渠道来获取用户当前所在的基站信息，从而得到用户的当前位置，其精度的高低程度取决于移动基站的分布及其覆盖范围的大小；
2）基于AGPS（GPS与无线网络的结合）的定位技术，AGPS的最大好处就是可以使终端的工作简化，由终端与网络的定位服务器相互合作完成定位工作，就是将定位运算和卫星扫描等最复杂的工作从终端转移到网络的定位服务器，借助网络定位服务器强大的运算能力，可以使用复杂的定位算法从而降低接收信号偏弱等不利因素的影响，进而提高定位精度和灵敏度。最后定位平台将用户的经纬度信息送到手机设备的服务应用中，或者通过无线网络送回终端，实现定位功能。
4）是基于GPSOne定位技术，将Cell ID、AGPS及CDMA三角定位三种方向的定位方法综合应用的电信特有的定位技术，实现定位精度高、范围广的高标准。CDMA定位技术是基于位置服务开发的定位技术，采用Client/Server的方式，它将无线辅助AGPS和高级前向链路AFLT三角定位法两种定位技术有机结合，实现高精度、高可用性和较高速度定位。如果这两种定位技术都不能使用，则在此区域内，系统会自动切换到Cell ID的定位方式，确保定位成功。
1.3课题背景及其研究意义
在全球科技快速发展的今天，越来越多的手机用户对LBS的需求越发强烈。在2006～2008年，移动定位市场存在着150%左右的增长率，预计2008年将达到52.5亿元。正是因为乐观的发展前景，室内定位应用的需求也越来越高，并且基于WiFi的手机定位更是能在其他定位方法不能处理的室内或信号不好的场所进行用户定位，每一个WiFi热点都有它自己独一无二的BSSID地址，当智能手机等设备开启WiFi功能时，就会自动扫描附近WiFi热点并上传它们的位置信息，这样就建立了一个巨大的热点位置数据库，那么就可以调用数据库中附近所有热点的地理位置信息，而服务器会根据算法公式的计算比对数据库中每个热点信号来计算出设备的大致地理位置，最后再返回给用户。其中基于位置指纹的WiFi定位技术，与传统室内定位技术相比，其扩展性更强、应用范围更广。
现在当基于位置指纹的WiFi定位技术与LBS结合后,在许多方面都可以为用户提供比之其它定位方法更加实用的服务：
1)检索位置信息服务:可以根据用户当前位置,为用户提供更准确的搜索信息，例如通过LBS与手机支付结合，搜索附近商家，随时在室内快速获取附近区域商家、产品等信息,并根据法律支付许可完成移动用户的付费。
2)定位监测服务:在商场内,客户可以得到室内导航和导购的优质服务；在医疗单位,可以协助医生对重症病人进行实时看护；帮助老人或残障人士在住宅内的基本活动等。
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