小区域行人校园智能导航系统APP设计(2)
1.2 国内外研究现状在我国，虽然已经研发并投入运营了北斗卫星导航系统，为目标的定位导航提供了有力的支持，但导航技术的主要研究方向是车载定位导航以及机器人导航，小区域行人导航应用的开发还不是很多。许多景区设立了固定导航标识牌、派发纸质地图，但这些地图不仅起不到良好的导航效果，还大大增加了成本。除此之外，人们在日常行走时会使用以GPS 卫星导航系统为核心的手机导航软件， 例如百度地图、 谷歌地图、高德地图等。虽然相比于纸质地图来说方便了许多，但是却暴露出许多问题，首当其冲的就是精度较低。根据目前的数据显示，适用范围最广的 GPS导航系统的民用版精度只能达到 10 米。因此，许多用户捧着手机使用导航软件行走在建筑密集、路径繁多的小区域时，往往会遇到一些很尴尬的情形：导航显示的路径被一堵墙阻挡，无法通过，行人只能返回起点问路前行，浪费了许多宝贵的时间。这就说明利用卫星导航有很大的弊端，有的时候会给用户带来麻烦。而国内对于摆脱卫星导航、针对小区域的行人导航系统的研究还是很少的。而与其他国家相比，美国对行人导航系统的研究始终走在前列。美国不仅在上世纪末已经注册了相关专利，还较早地在行人导航系统的开发设计之中应用了 DR技术。[2]到 21世纪具有自主导航功能的行人导航系统逐渐成为研究的主流方向之一， 许多国家加大了对行人导航系统的研究，我国的亚洲邻居日本与韩国在区域行人导航系统领域的研究中发展迅猛，取得了举世瞩目的成果，在世界都处于领先地位。2 在欧洲，科学家们则着重研究建筑的室内外行人导航系统。若一位外来访客需要在一座办公楼里寻找某一个办公室， 此时一般的导航系统完全没有用。 因为现在人们广泛使用的GPS导航系统是二维定位的，无法对楼层进行区分，更不用说具体定位到某一楼层、某一房间了。但欧洲科学家正在研究的室内外导航系统可以有效的解决这个问题。我国台湾已经成功研发出了3D 可携式导航装置(PND)，并且该导航装置的精度已经达到了3米，属于世界首创。而大陆研制的北斗卫星导航系统正在向10 米精度迈近。随着全球导航技术的日益更新及发展并且汽车保有量的不断提高，人们对于车载导航系统的依赖大大增加，而且拉动了行人导航系统的需求。许多的导航传感器不仅价格快速降低，而且日趋小型化，变得廉价便携。例如在过去价格不菲的加速度计以及陀螺仪随着价格降低和便携化，现在已经广泛运用于导航系统中。这对小区域行人导航系统的开发研究提供的巨大的便利与空间。
1.3 研究内容本课题研究的是小区域行人导航系统，并且以南京理工大学为研究对象研发一款具备导航功能的校园手机应用软件，研究内容主要有三种最短路径的算法、数据库的设计、手机应用软件的设计开发。求取两点间的最短路径是行人导航系统的核心功能。在当下，针对最短路径的求取主要由三种算法：Floyd 算法、Bellman-Ford 算法以及 Dijkstra 算法。三种算法各有不同，但最经典、运用最成熟的是 Dijkstra算法，核心思想是以起点为圆心、逐步向外扩散对比，到终点为止，从而比较得出最短路径。在文章第二节会对这三种算法的原理进行研究说明、对比他们之间的优缺点，并且选用一种最合适的算法。数据库的建立在任何一款手机应用软件里都是必不可少的。用户在登录界面输入登录信息需要数据库的匹配、注册信息需要储存到数据库、导航地图的地点信息需要储存在数据库等等。数据库的使用主要分为储存跟查询，例如，用户在注册界面进行信息注册时，就用到了数据库的存储功能；当用户输入账号密码登陆时，用到的则是数据库的查询功能。数据库的设计其实就是设计一张用户信息表，确定信息的属性、类型、含义就能完成SQLiteOpenHelper 类的编写。由于最后是要设计出一款以导航系统为核心的校园应用软件，那么对于 APP的开发也需要熟练掌握。校园应用软件的开发分为两个部分：界面开发和功能开发。对界面开发的研究主要是在设计界面布局这一块，任何一款应用软件都需要一个友好的界面来吸引用户的眼球。而对于功能开发的研究，导航系统仍然是核心。本文需要研究的有：地图显示、用户定位、路径规划。如何将地图成功地显示在手机用户的屏幕上是导航系统研究的基础，既可以由开发者自己绘制区域地图，也可以引用当前已经开发出来的地图资源。对定位功能的研究也就是如何获取用当前的位置信息，可以通过位置管理器（LocationManager）来获得位置信息提供商，最后启动监听器就可以实现了。本文的路径规划与百度地图、谷歌地图等导航软件的路径规划不太一样，并不具备实时定位导航的功能， 它仅仅提供最短路径的信息。 实时定位导航会有很多缺陷，下文会做出说明。