毕业设计（论文）-基于移动群智感知的无线信号的探测与分析

1、北京林业大学本科毕业论文（设计）基于移动群智感知的无线信号的探测与分析全套设计加扣3012250582 摘要 随着智能移动终端和无线通信技术与的迅速发展，移动群智感知已经成为一个备受关注的研究领域。这些移动设备大都集成了丰富的传感器，并且具有强大的计算能力。人们将众包的思想与移动感知相结合，大量用户将移动设备作为基本感知单元，通过移动互联网进行协作，实现感知任务分发与感知数据收集，完成大规模的、复杂的社会感知任务。基于移动群智感知的理念，开发一个Android应用模块，该应用模块能够调用智能手机的传感器模块，使能够探测无线信号强度并收集数据，包括WiFi、GSM、GPS、手机MAC地址和时间戳等，并将收集到的数据上传服务器。服务器接收上传的数据，对上传的数据进行分析和处理，并绘制WiFi和GSM的信号分布热图。 关键词：智能移动终端，无线通信，移动群智感知，Android，信号热图Detection and Analysis of Wireless Signal Based On Mobile Crowd SensingAbstractWith the rapid developmen

2、t of smart mobile terminals and wireless communication technology, mobile Crowd Sensing has become a research area of concern . Most of these mobile devices integrate a wealth of sensors and have a powerful computing capability . People combine the thought of crowdsouring and mobile sensing ,a large number of users take mobile device as a basic sensing unit and collaborate through the mobile Interne, to implement task assignment and crowd data collection, and complete large-scale complex social

3、sensing tasks. Based on the concept of mobile crowd sensing, I develop an Android application module , the application module can call the smartphone sensor module that allows wireless signal can be detected and collect data , including WiFi, GSM, GPS, mobile phone MAC address and time stamp, and upload the collected data to the server . The server receives the uploaded data and analyzes and processes the data , and draws WiFi and GSM signal distribution heat map .Key words：smart mobile terminal

4、, wireless communication ,mobile crowd sensing,Android, signal heat map目录1 绪论11.1背景和目的11.1.1 智能移动终端11.1.2 Android系统11.1.3移动群智感知11.1.4 无线信号的覆盖与分布21.1.5 研究目的21.2国内外研究状况21.2.1移动群智感知的研究状况21.2.2 funf开源框架21.2.3 HeatMapper31.3研究方法41.4 研究内容52群智感知基本概念和基本架构62.1 群智感知的基本概念62.2 群智感知的基本架构62.3 群智感知的生命周期72.4群智感知与无线网络分布的研究73.开发工具和关键技术93.1 开发工具93.1.1 Android Studio简介93.1.2 Android应用结构分析93.2 关键技术113.2.1 Android系统结构113.2.2 Android应用的基本组件124.设计与实现14.1 UI设计14.1.1 整体架构14.1.2 系统信息子模块15.2创建Data静态方法库174.2.1 Data静态方法库的设计1

5、74.2.2 Data静态方法库的实现17.3传送数据模块21.3.1 post方法上传数据21.3.2 手动上传24.3.4 定时上传25.4 显示地图模块264.4.1 WebView 加载热图网页264.4.2 RadioGroup切换网页26.5 显示系统信息模块27.5.1系统信息27.5.2 地理位置27.5.3 手机信号28.6 服务器端设计简介285.测试与结果分析315.1数据传输模块的测试315.2数据显示模块的测试345.3显示热图模块的测试365.4测试结果分析386.结论39致谢40参考文献41V1 绪论1.1背景和目的 1.1.1 智能移动终端移动智能终端是安装具有开放式操作系统，使用宽带无线移动通信技术实现互联网接入，通过下载、安装应用软件和数字内容为用户提供服务的终端产品。移动智能终端通常具备四大特征：一是具备高速接入网络的能力；二是具备开放的、可扩展的操作系统平台；三是具备较强的处理能力；四是具备丰富的人机交互方式 1。近几年，以智能操作系统、移动通信等技术为代表的多项智能手机关键技术取得重大进步。智能手机的出现和迅速发展给人们带来了极大的方便，改变了

6、人们的生活方式。于此同时，智能穿戴式设备开始受到业界的广泛关注。智能穿戴式设备具有非常大市场潜力，各大互联网公司和手机厂商都跃跃欲试。例如，小米推出的智能手环，谷歌推出了谷歌眼镜，苹果公司推出的智能手表 Apple Watch 等。随着移动互联网时代的到来，移动智能终端的发展已经进入了黄金时期，随着越来越多功能更加强大的移动智能终端的出现，人们的生活方式也将随之发生巨大的变化。1.1.2 Android系统目前，主流的智能操作系统有谷歌的Android、苹果的iOS、微软的Windows Phone等。由Google公司和开放手机联盟领导及开发的Android系统是一种基于Linux开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备。最初Andy Rubin开发Android操作系统，主要支持手机。2005年8月，Google收购Android并于2007年11月与84家硬件制造商、软件开发商及电信营运商组建了开放手机联盟。随后Google以Apache开源许可证的授权方式，发布了Android的源代码。如今，Android已经逐渐扩展到平板电脑及其他领域上，如电视、数码相机、游戏机等2。1.1

7、.3移动群智感知随着无线通信技术和移动智能终端设备的迅速发展，移动群智感知已经成为一个备受关注的研究领域。市场上的手机、平板电脑和各种可穿戴设备等移动终端呈爆炸式的增长，这些移动设备大都集成了丰富的传感器，并且具有强大的计算能力。在群智感知中，大量普通用户使用手机、平板电脑等移动设备作为基本感知单元，通过移动互联网进行协作，实现感知任务分发与感知数据收集利用，最终完成大规模的、复杂的社会感知任务3。1.1.4 无线信号的覆盖与分布随着计算机设备的激增和用户更加依赖于无线网络来上网，好的wifi性能对于用户的生产力就变得很重要，而且这也是用户所期待的。更进一步说，好的无线网络的性能（包括wifi的性能）对于支持移动应用很重要。为了能获得良好的wifi性能，准确有效地测量无线网络的条件是必要的。因为现在网络的成长性和复杂性使得细致的监控成为一个难以达到的目标。而且，网络化应用的增长成为一种推动监控网络边缘的力量。在这种情况下，移动群智感知可能成为一种新的力量，智能手机平台可以将普遍性和移动性整合。1.1.5 研究目的为了获取无线网络和移动蜂窝网络的分布情况，开发一个Android应用，利用

8、智能手机探测和采集无线信号和地理位置等信息，包括WiFi、GSM、GPS、手机MAC和时间戳，并上传服务器。服务器接收上传的数据，对上传的数据进行分析和处理，以分析无线网络的性能，并绘制Wifi和GSM信号热图。1.2国内外研究状况1.2.1移动群智感知的研究状况目前移动群智感知已应用于智能交通、环境监测、城市管理和社交应用等领域。例如，在环境监测方面，Jens Weppner等人设计了一个系统，的利用手机蓝牙扫描周围可连接蓝牙数，从而分析城市人群密度以及人群流动方向4。Heba Aly提出的Map+，通过手机传感器记录的数据对当前路况做出情境分析，从而丰富目前的数字地图5。在日常生活方面，Kaikai Liu等人设计和实现了一个应用FindingNemo,在孩子衣服或鞋子上安装外围蓝牙设备，通过各个移动设备的相互联接，可以定位到孩子的地理位置，从而方便父母找到自己走丢的孩子6。然而作为新兴的研究领域，群智感知面临着许多传统传感器网络未曾遇到的挑战。例如，群智感知的数据处理、价值挖掘、激励机制和用户的隐私保护等等，都需要进一步的探索、研究和完善。1.2.2 funf开源框架图1.1 f

9、unf感知框架 Fig.1.1funf Sensing FrameworkFunf Open Sensing Framework是由来自google的Behavio团队支持和维护的一个开源项目，最初由MIT Media Lab开发。Funf是一个针对移动设备的可扩展的感知和数据处理框架，核心理念是提供一个开源项目，复用各种功能的集合，使移动设备能够搜集、上传和配置大量的感知数据。例如，GPS、基站信号、wifi信号、加速度传感器、联系人和电池电量等等。Funf开发了Funf Journal应用提供下载，通过该应用用户可以搜集各种数据。另外funf提供了Funf In a Box,用户可以根据自己的需要上传的数据定制相应的应用，不需要任何编程，funf可帮你自动生成定制软件。对于开发者，funf在google code上提供了开发所需的jar包下载。1.2.3 HeatMapper图1.2 HeatMapper绘制地图示例Fig.1.2a example of HeatMapperHeatMapper是Ekahau推出的一款用于绘制Wifi信号热图的软件，只提供有windows版本。下载该软件后，需要手动导入需要地图，用户需要在地图所在的区域移动，当处于需要测量的位置时，左键点击地图所对应的位置。当你勘察完所需要测量的所有区域后，将会生成如上所示的信号热图，该图展示了各种无线接入点的信号强度。虽然该软件能较好的反应无线信号的覆盖情况，然而随着移动互联网时代的到来，这种需要人工导

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