近年来，智能手机电池已经很难满足手机上大量耗电部件和应用对电量的需求，电池问题成为智能手机未来发展的重要瓶颈之一。目前学术界对于智能手机能耗分析的研究大多需要借助于外接设备（如电流表），或需要修改手机内核代码实现插桩，因而这些研究所实现的工具难以应用到一般的手机用户。应用市场上虽然存在很多电池相关的管理软件，经调研发现，这些电池管理软件差异化很小，且普遍存在耗电分析不准确、耗电分析粒度过粗、核心功能不明确等问题。　　本文通过总结智能手机能耗领域的研究工作，提出了一种基于在线建模的应用能耗分析框架。框架利用可实时获取的电压数据，通过回归分析，建立手机能耗模型。另一方面，框架采用一种轻量级的应用使用分析技术，能够监测手机应用和后台服务的资源使用行为，如CPU占用率、屏幕亮度、网络传输速率等。在能耗分析框架的基础上，本文给出了一个在线能耗分析工具的设计与实现方案，工具整合了能耗建模、回归计算、应用使用分析等多个模块，可以适配不同的手机机型，并给出应用和后台服务的详细耗电信息。最后，本文通过应用实例展示了工具的功能，并对工具的额外开销进行了评估。