手机基础传感器再开发

周泽伟

（上海师范大学附属中学，上海 200124）

手机基础传感器再开发

周泽伟

（上海师范大学附属中学，上海 200124）

本文从理论角度，诠释利用手机Wi-Fi来实现室内定位，利用GPS等远距离定位功能实现手机室内自动静音，以及利用废旧手机的陀螺仪来实现对重要物品的保护。

室内静音；室内定位；Wi-Fi定位；陀螺仪

1 引言

伴随着手机的普及，手机自身所带的功能也愈加的强大；随着无线通信技术的快速发展，Wi-Fi也逐渐在家庭中得到了普及，Wi-Fi室内定位具有优势。这就为诸如实现手机室内自动静音这样的响应式功能提供了条件，利用基于室内Wi-Fi信道和名称的定位，再设置响应程序，此功能便可以轻松实现，可以满足诸如企业，学校等场合对精细化管理的需求，例如进入会议室或者教室自动将员工手机调整至震动静音模式。

2 功能实现

2.1 利用GPS功能实现手机室内静音

这个功能的整体实现思路很清晰，主要是调用百度地图API文档，这个API文档是专门给开发者免费使用的一个API，面向所有的手机应用或者网页应用的开发者，因为它提供了一个真正意义的免费工具，以及它的使用价值，这个API在各个互联网各个方面得到了广泛的应用，而且百度API建立了自己的网站论坛，来帮助那些开发方面的新手来很快上手开发。在使用百度地图API之前，如果对于网络地图的服务有了一些学习的话就能够更好的进行开发工作。

百度公司的API包含以下API能够辅助我们完成手机的室内静音功能：百度地图JavaScript API，百度移动版地图SDK，百度地图定位SDK，百度地图LBS云，百度地图URI API。百度API包含的功能不仅仅限于次，还有包括查询路线，查询周边的功能，但是实现简单的GPS室内定位静音功能，并不需要那些API这里就不做介绍。

在使用百度API之后，我们可以在程序中获取用户的实时位置，并可以通过实时位置以及停留时间来判断用户是否已经进入室内，并通过后台程序设置手机为震动静音模式，同理当用户发生较大位移并离开建筑之时，则可以判断为用户已处于户外，后台将手机设置为响铃模式。

2.2 利用Wi-Fi实现室内定位

基于Wi-Fi信号强度的定位功能的基本原理是：首先要对室内的各点的实时信号强度有提前的训练采集，在定位的时候实时采集Wi-Fi信号强度与已经训练好的样本集做出特征匹配，从而获得对手机位置的估计。现阶段传统的Wi-Fi信号匹配定位的方法主要是两个方法：确定型和概率型。

2.2.1 概率型算法

概率型定位方法一般是在采集训练样本集的时候在不同的位置来采集信号来构建相应的概率分布模型，采用贝叶斯公式来计算定位位置的后验概率。

2.2.2 确定型算法

确定型算法还是要和概率型算法一样，需要先采集样本训练集，在实时收集到定位的信息后，与样本集中信号强度最近的几个点的质心作为定位的初步位置。

因为室内环境比较复杂，所以Wi-Fi信号的变化和干扰也很多，简单的直接采集信号然后处理定位的方法很难实现，所以定位还是建立在多次的样本数据之上，得到每个采集点的信号的大概变化范围，然后利用权值选择的定位算法来对信号样本开始匹配，这种方法可以尽可能地降低环境和其他波段的干扰，提高定位的准确程度。

在定位匹配开始前，必须建立相应的特征样本集，这个样本集包含位置信息、位置方位、所在位置的信号强度、信号波动范围。位置信息是实验室内的每一个采集点的位置信息，用来定位到具体的点；位置方位则是某一样本采集点的详细坐标X坐标和Y坐标，这两个坐标是用来具体定位要用到的具体参数；所处位置的信号强度则是所在样本点的Wi-Fi信号的具体强度，对定位的详细施行给出参考；信号波动范围是指Wi-Fi信号强度的波动半径，能够尽可能的覆盖到每一个样本点，在匹配时候能够有点可匹配，不会存在无法定位的情况。

2.2.3 系统的初步想法

根据刚才所讲的算法，我们不难发现Wi-Fi定位系统还是基于训练样本集之上，并不是简单的根据信号强度就能得出位置信息。而且为了适应不同的环境和室内情况，还需要对不同情况训练不同的数据集。所以系统的设置分为两个模块：数据训练集建立模块、定位功能模块。

（1）数据训练集建立模块：这一部分就是整个定位的基础和核心所在，只有这一部分能够完整的实施整个系统才能够顺利的进行下去。所以这一部分包含有室内环境的检测、样本数据的采集、样本数据的处理、匹配用样本的生成这几个大的功能方面。这些方面共同构成了室内定位算法的样本数据基础。

（2）定位功能模块：无论是选择概率算法或是确定算法，定位功能模块都要完成一系列的工作，这一系列的工作通过调用手机的相应API既可实现。首先是对Wi-Fi信号的扫描，这一部分手机的功能就可以实现，同时要保留Wi-Fi信号的强度信息，然后根据强度信息来实现通过样本数据的匹配定位，最后根据定位的精确度还可以适当的加入矫正的模块。

2.3 利用手机陀螺仪实现贵重物品保护

陀螺仪顾名思义其内部就是一个陀螺原理的传感器，因为陀螺效应的存在，陀螺仪的中轴始终是和初始的方向相同的，所以当移动陀螺仪改变角度时候，通过和中轴的偏差我们就很容易计算出实际的方向。手机的陀螺仪则更加精密，而且手机这种小型部件陀螺仪更多的是一个芯片，芯片内部有超微级别的陀螺。

手机中的位置传感器不只有陀螺仪而且还有加速度仪这中设备，但是为了实现对贵重物品的保护，所以要能够检测到微小的移动，鉴于这种要求选择陀螺仪作为传感器会更加合理。利用sensorManager函数可以调用相应的陀螺仪，通过控制阈值来过滤掉其他的干扰信号来实现检测物品的移动和报警。可以实现诸如贵重物品保护，或辅助作为房屋技防设备，并且最关键的是，可以利用起陈旧弃用但功能完好的智能手机，为环保做一份贡献。

3 结束语

本文从手机的几个常用功能展开了叙述，阐述了利用GPS定位实现手机室内自动静音、Wi-Fi室内定位、利用手机陀螺仪实现贵重物品保护的这三个想法和初步思路，通过对各个功能实现方法的考查，了解了自己需要学习的知识。

论文的主要成果。其一，在于通过一个初学者的角度，迈出了实现自己想法的第一步，了解了百度地图API、室内Wi-Fi匹配算法以及陀螺仪的调用函数，为后续的工作打下了坚实的基础。其中，GPS实现手机室内自动静音和陀螺仪保护贵重物品这两个功能的实现比较简单，而Wi-Fi室内定位功能还需要设计一系列的训练样本集和具体的匹配算法，这方面还需要再加强努力。其二，也是最为重要的一点，提出了对于如今情况日趋严峻的废旧智能手机的一种处置方案，废旧智能手机中有很大一部分各类软硬件仍然完好运作，仅仅是因为性能不能满足日趋增长的性能功能被淘汰，而诸如移动侦测保护贵重物品这类简单实用的应用场景对性能的需求较为简单，可以让废旧智能手机重新焕发生机，实现更多价值，实现对资源的最大化利用，促进环保与环境建设。

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10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.09.005

TN929.53文献标示码：A

1672-7274（2017）09-0013-02