1、基于LBS的校園定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)組員：張培，尹亮，陳光，郭相君，李超，方昕玥，陳雯As the world of work is changing, so do our digital mediums為了解決目前智能手機(jī)中位置服務(wù) LBS( Location Based Service) 類(lèi)移動(dòng)應(yīng)用在小環(huán)境區(qū)域不能準(zhǔn)確提供位置服務(wù)的問(wèn)題，以校園為例提出了一種基于室內(nèi)外定位的 LBS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案?；贚BS的校園定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)and so your connections are more important than ever.系統(tǒng)架構(gòu)圖基于LBS的校園定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2、1 校園地圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)2基于 WiFi 信號(hào)強(qiáng)度的位置指紋定位3 校園 LBS 系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)4 總結(jié)5基于LBS的校園定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.1 系統(tǒng)需求分析 本系統(tǒng)所追求的理想結(jié)果是在室外環(huán)境中，地圖服務(wù)功能能夠讓用戶(hù)在終端設(shè)備上查看校園環(huán)境地圖，通過(guò)放大縮小、上下移動(dòng)等操作全面熟悉校園環(huán)境。實(shí)時(shí)定位用戶(hù)位置、查詢(xún)從當(dāng)前位置前往目的地的最優(yōu)路徑并標(biāo)記在校園環(huán)境地圖上; 在室內(nèi)環(huán)境中，根據(jù)用戶(hù)的選擇顯示相應(yīng)的室內(nèi)環(huán)境地圖。定位時(shí)，將用戶(hù)相對(duì)于室內(nèi)環(huán)境的位置標(biāo)記在室內(nèi)環(huán)境地圖上，并且能夠獲取該位置相應(yīng)的服務(wù)信息，例如，空教室信息、課程信息等等。1.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的需求分析

3、，整個(gè)系統(tǒng)在邏輯上分為客戶(hù)端、服務(wù)器端與數(shù)據(jù)庫(kù)三層架構(gòu)。( 1) 客戶(hù)端: 安裝于 Android 系統(tǒng)的智能手機(jī)上，完成核心功能與數(shù)據(jù)的前臺(tái)顯示，是與用戶(hù)進(jìn)行交互的重要層。系統(tǒng)核心功能主要包括地圖服務(wù)、室外 GPS 定位、校園路徑指引、室內(nèi) WiFi 定位、課程信息查詢(xún)、空教室查詢(xún)。( 2) 服務(wù)器端: 運(yùn)行于 PC 端，主要分為 GIS 服務(wù)器、Web 服務(wù)器和定位服務(wù)器。將 ArcGIS Desktop 軟件創(chuàng)建的校園地圖利用 ArcGIS Server 發(fā)布于 Web 服務(wù)器，并實(shí)現(xiàn)管理和更新。( 3) 數(shù)據(jù)庫(kù): 負(fù)責(zé)向服務(wù)層提供數(shù)據(jù)支持?？蛻?hù)端使用 SQLite 和文件方式存儲(chǔ)少量本

4、地?cái)?shù)據(jù); 定位服務(wù)器采用 Mysql 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)室內(nèi)定位中離線(xiàn)訓(xùn)練階段的位置指紋庫(kù)、空閑教室信息和課程信息。GIS 服務(wù)器采用 Geodatabase 地理數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)校園地圖的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)?；贚BS的校園定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3 基于 WiFi 信號(hào)強(qiáng)度的位置指紋定位 在復(fù)雜多變的室內(nèi)環(huán)境中，無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳播衰減模型難以準(zhǔn)確的描述具有較強(qiáng)時(shí)變特性的 WiFi 信號(hào)強(qiáng)度與距離之間的關(guān)系。由于基于 WiFi 信號(hào)強(qiáng)度值的位置指紋定位算法具有較好的定位魯棒性，因此本系統(tǒng)使用它進(jìn)行室內(nèi)定位。 位置指紋定位是依據(jù)終端所處位置的位置指紋信息，查詢(xún)位置指紋庫(kù)，根據(jù)相應(yīng)的匹配算法來(lái)估計(jì)終端所處的位置。可獲取的

5、位置指紋有多種，因 RSSI 易于測(cè)量，因而受到了廣泛關(guān)注。位置指紋定位通常分為兩個(gè)階段 離線(xiàn)建庫(kù)階段和在線(xiàn)定位階段。離線(xiàn)建庫(kù)階段首先建立一張與目標(biāo)環(huán)境地理圖相對(duì)應(yīng)的地理空間坐標(biāo)圖來(lái)，然后將目標(biāo)區(qū)域劃分為若干采集點(diǎn)。采集點(diǎn)的密集程度及數(shù)量可根據(jù)環(huán)境而定，一般情況下，采集點(diǎn)越密集，定位結(jié)果越精準(zhǔn) 對(duì)每個(gè)采集點(diǎn)多次掃描每個(gè)AP的值，定位號(hào)強(qiáng)度值，掃描結(jié)果進(jìn)行“平滑”處理，去除一些跳變較大的值，其余值求平均，形成 RSSI 位置指紋庫(kù)。本文采用高斯濾波方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行“平滑”處理，之所以采取高斯濾波方法，是由于 RSSI 值的分布與正態(tài)分布曲線(xiàn)相似?；贚BS的校園定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.校園 LBS

6、系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)4.1地圖服務(wù)與校內(nèi)地點(diǎn)查詢(xún) 地圖服務(wù)模塊采用 ArcGIS for Android 開(kāi)發(fā)包提供的地圖核心控件 MapView 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的加載、瀏覽、縮放、平移等操作。ArcGIS for Android 中將 Map-View 作為地圖容器，用來(lái)呈現(xiàn)地圖服務(wù)的數(shù)據(jù)。要顯示地圖圖層必須將其添加到 MapView 地圖容器中。首先定義 MapView 對(duì)象，然后將校園地圖動(dòng)態(tài)圖層加載到 MapView 對(duì)象上，通過(guò)發(fā)布地圖服務(wù)的 URL 地址對(duì)應(yīng)到地圖服務(wù)的 REST 接口上，實(shí)現(xiàn)地圖服務(wù)的操作。4.2 GPS 定位 Android 平臺(tái)中，GPS 定位功能被封裝在一個(gè)Loc

7、ationManager 對(duì)象中。要使用 GPS 定位服務(wù)，首先應(yīng)當(dāng)定義 LocationManager 對(duì)象 loc，開(kāi)啟定位服務(wù)。服務(wù)開(kāi)啟之后通過(guò) requestLocationUpdates 方法注冊(cè)定位服務(wù)監(jiān)聽(tīng)器 LocationListener，當(dāng)前定位狀態(tài)或位置發(fā)生變化時(shí)會(huì)向監(jiān)聽(tīng)器發(fā)出通知。4.3最短路徑查詢(xún) ArcGIS for Android 執(zhí)行路徑分析可以通過(guò)RoutingTask 類(lèi)的 solve 方法來(lái)進(jìn)行，首先將對(duì)應(yīng)到網(wǎng)絡(luò)分析服務(wù)的 REST 接口上的 URL 地址傳遞給RoutingTask 對(duì)象，然后調(diào)用 RoutingTask 類(lèi)的 solve方法，并給它傳遞 RoutingParameters 類(lèi)型的參數(shù)，就可以進(jìn)行最短路徑的查找?；贚BS的校園定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)5.總結(jié) 基于校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的LBS 平臺(tái)屬于智慧校園的一部分，整個(gè)系統(tǒng)從教育信息化發(fā)展的實(shí)際需要出發(fā)，將人與物等相關(guān)信息進(jìn)行整合以位置和地圖的方式呈現(xiàn)，為校園網(wǎng)用戶(hù)提供基于位置的信息服務(wù)，不但直觀、充分地反映了校園內(nèi)的教學(xué)、辦公場(chǎng)所的地理分布情況，也為師生以及管理者提供了實(shí)時(shí)、便利、動(dòng)態(tài)的個(gè)性化信息服務(wù)?；?LBS 的數(shù) 字校園信息服務(wù)系統(tǒng)的建立，可