基于LBS的校园定位系统设计与实现.ppt

1、基于LBS的校园定位系统设计与实现,组员：张培，尹亮，陈光，郭相君，李超，方昕玥，陈雯,As the world of work is changing, so do our digital mediums,为了解决目前智能手机中位置服务 LBS( Location Based Service) 类移动应用在小环境区域不能准确提供位置服务的问题，以校园为例提出了一种基于室内外定位的 LBS 系统设计方案。,基于LBS的校园定位系统设计与实现,and so your connections are more important than ever.,系统架构图,基于LBS的校园定位系统设计与实现

2、,基于LBS的校园定位系统设计与实现,1.系统设计,1.1 系统需求分析 本系统所追求的理想结果是在室外环境中，地图服务功能能够让用户在终端设备上查看校园环境地图，通过放大缩小、上下移动等操作全面熟悉校园环境。实时定位用户位置、查询从当前位置前往目的地的最优路径并标记在校园环境地图上; 在室内环境中，根据用户的选择显示相应的室内环境地图。定位时，将用户相对于室内环境的位置标记在室内环境地图上，并且能够获取该位置相应的服务信息，例如，空教室信息、课程信息等等。 1.2系统总体设计 根据系统的需求分析，整个系统在逻辑上分为客户端、服务器端与数据库三层架构。 ( 1) 客户端: 安装于 Androi

3、d 系统的智能手机上，完成核心功能与数据的前台显示，是与用户进行交互的重要层。系统核心功能主要包括地图服务、室外 GPS 定位、校园路径指引、室内 WiFi 定位、课程信息查询、空教室查询。 ( 2) 服务器端: 运行于 PC 端，主要分为 GIS 服务器、Web 服务器和定位服务器。将 ArcGIS Desktop 软件创建的校园地图利用 ArcGIS Server 发布于 Web 服务器，并实现管理和更新。 ( 3) 数据库: 负责向服务层提供数据支持。客户端使用 SQLite 和文件方式存储少量本地数据; 定位服务器采用 Mysql 数据库存储室内定位中离线训练阶段的位置指纹库、空闲教室

4、信息和课程信息。GIS 服务器采用 Geodatabase 地理数据库存储校园地图的空间数据和属性数据。,基于LBS的校园定位系统设计与实现,2 .校园地图系统设计,针对校园环境的地图系统的设计过程就是将校园地理信息矢量化为地图并完成发布和管理的过程，由 ArcGIS Desktop 软件来完成空间数据的采集、编辑、分析、更新等操作，ArcGIS Server 实现地图服务和网络分析服务发布，在 Android 平台上结合ArcGIS for Android 插件访问自行发布的地图，获取地图服务和网络分析服务。 2.1空间数据的采集 空间数据的采集是将纸质地图像、外业、遥感影观测数据、文本资料

5、等不同来源的数据转换成计算机可以接收与处理的数字形式。本地图中，主要包括以下几种数据: ( 1) 地图数据。( 2 ) 影像地图。( 3) 实测数据。 22 地理配准 本地图中选择地理坐标系GCS_WGS_1984，通过 GPS 获得的坐标信息都是按这个坐标系提供的经纬度。ArcGIS 中地理配准使用 Geo-referencing工具条，一般要经过坐标系的选择 添加控制点、检查残差、校正及重采样等几个步骤。 2.3 空间数据的编辑 根据系统的设计要求，将校园地图的空间数据分为 5 个图层，涉及点要素、线要素和面要素 3 种图层类型，完成对不同属性地物的矢量化。ArcGIS 中空间数据的编辑使

6、用 Editor 工具条，依次对各个图层的地物进行编辑。进行数据编辑时需要注意各个数据元素之间的拓扑规则。 2.4空间数据的分析 ArcGIS 中使用网络分析功能模拟解决现实世界的多种网络问题。根据网络问题的不同类型，可以采取不同的建模方式。对于定向网络，通常采用几何网络分析方式建模。对于非定向网络 通常采用网络数据集的方式建模。 2.5地图服务与网络分析服务发布 ArcGIS Server 服务器上发布服务之前需先安装 IIS，它是允许在网络( 包括互联网和局域网)上发布信息的 Web 服务器。校园地图服务和网络分析服务发布成功之后，可在 ArcGIS Online 上实现在线访问，通过 I

7、IS 供不同的移动终端调用。Android 平台使用 ArcGIS for Android 插件调用自行发布的地图，执行最短路径分析操作。,基于LBS的校园定位系统设计与实现,3 基于 WiFi 信号强度的位置指纹定位,在复杂多变的室内环境中，无线信号传播衰减模型难以准确的描述具有较强时变特性的 WiFi 信号强度与距离之间的关系。由于基于 WiFi 信号强度值的位置指纹定位算法具有较好的定位鲁棒性，因此本系统使用它进行室内定位。 位置指纹定位是依据终端所处位置的位置指纹信息，查询位置指纹库，根据相应的匹配算法来估计终端所处的位置。可获取的位置指纹有多种，因 RSSI 易于测量，因而受到了广泛

8、关注。位置指纹定位通常分为两个阶段 离线建库阶段和在线定位阶段。离线建库阶段首先建立一张与目标环境地理图相对应的地理空间坐标图来，然后将目标区域划分为若干采集点。采集点的密集程度及数量可根据环境而定，一般情况下，采集点越密集，定位结果越精准 对每个采集点多次扫描每个AP的值，定位号强度值，扫描结果进行“平滑”处理，去除一些跳变较大的值，其余值求平均，形成 RSSI 位置指纹库。本文采用高斯滤波方法对信号进行“平滑”处理，之所以采取高斯滤波方法，是由于 RSSI 值的分布与正态分布曲线相似。,基于LBS的校园定位系统设计与实现,4.校园 LBS 系统功能模块实现,4.1地图服务与校内地点查询 地

9、图服务模块采用 ArcGIS for Android 开发包提供的地图核心控件 MapView 来实现对地图的加载、浏览、缩放、平移等操作。ArcGIS for Android 中将 Map-View 作为地图容器，用来呈现地图服务的数据。要显示地图图层必须将其添加到 MapView 地图容器中。首先定义 MapView 对象，然后将校园地图动态图层加载到 MapView 对象上，通过发布地图服务的 URL 地址对应到地图服务的 REST 接口上，实现地图服务的操作。 4.2 GPS 定位 Android 平台中，GPS 定位功能被封装在一个LocationManager 对象中。要使用 GP

10、S 定位服务，首先应当定义 LocationManager 对象 loc，开启定位服务。服务开启之后通过 requestLocationUpdates 方法注册定位服务监听器 LocationListener，当前定位状态或位置发生变化时会向监听器发出通知。 4.3最短路径查询 ArcGIS for Android 执行路径分析可以通过RoutingTask 类的 solve 方法来进行，首先将对应到网络分析服务的 REST 接口上的 URL 地址传递给RoutingTask 对象，然后调用 RoutingTask 类的 solve方法，并给它传递 RoutingParameters 类型的参数，就可以进行最短路径的查找。,基于LBS的校园定位系统设计与实现,5.总结,基于校园无线网络的LBS 平台属于智慧校园的一部分，整个系统从教育信息化发展的实际需要出发，将人与物等相关信息进行整合以位置和地图的方式呈现，为校园网用户提供基于位置的信息服务，不但直,观、充分地反映了校园内的教学、办公场所的地理分布情况，也为师生以及管理者提供了实时