论文部分内容阅读
摘要：根据IDC的数据，智能手机出货量继续保持近年来的低速增长，随着中国在5G方面的快速发展，目前已经在多个城市试点5G运行，与此同时，移动互联网以及移动化产业也越来越受市场的青睐，从外卖的“百团大战”到目前炙手可热的共享单车，无不是收益于移动端的方便快捷。大学生作为国家的高素质人才，对于新兴产业的发展具有强烈的接触意愿。但目前世面上可以接触到的高校校园信息应用却屈指可数。目前，绝大多数的高校都建立了各自的信息系统和校园网站，多数高校的信息化建设已经颇具规模，但是随着移动互联网的兴起，传统的门户网站已经被更加便捷的移动应用取而代之。对于校园信息的移动化应当是当前数字校园建设的重点，设计出一款智慧助手校园移动应用，在传统的校园助手中融入增强现实技术将会是一个新颖的方式，去改变同学们的生活，可以更为方便的获取本校信息，让同学们的生活更加简易、方便有助于校園信息化建设。
关键词：智慧助手;Android;AR
引言：
传统的校园助手在一些功能方面缺乏可靠性、安全性，在服务于学生的过程有待提高，导致失去了其可用性。所以亟须开发一款智慧型助手APP，让同学们的生活更加简易、方便。在传统的校园助手中融入增强现实技术将会是一个新颖的方式，去改变同学们的生活。增强现实（AR）是真实世界环境下的交互式体验，其中呈现在现实世界中的对象被计算机生成的感知信息“增强”，有时包含多种感觉模态，其中有视觉，听觉，触觉，体感。和嗅觉。增强现实的主要价值在于，它将数字世界的组成部分带入人对物理世界的感知中，不仅仅是数据的显示，它整合了一种被认为是自然组成部分的身临其境的感觉。本文阐述了基于Android平台的新生智慧助手App的实现方法，Android Studio开发环境下的App开发过程，包括通过WebView实现新闻浏览，通过SQLite模拟实现高校图书馆和选课流程以及通过百度地图API实现地图导航功能，在导航功能中融入了基于位置服务和增强现实等技术，增强了导航功能可用性。
1、新生智慧助手需求分析及功能结构
智慧助手主要面向大学新生，在入校生活、学习方面提供便利。依靠智慧导航系统便可轻松了解学校内部建筑大致概况;校园新闻帮助同学及时了解学校最新动态;选课系统完成同学的学习服务;接入图书馆系统让同学便利的查找、借还图书。智慧助手的功能构成包括：校园新闻、图书馆、校园导航、选课四大模块。每个模块又包含子模块，详细的功能需求在每个模块的功能需求分析中给出。
（1）注册登录功能
由于智慧助手中包含用户敏感信息，比如借阅书籍，选修课程等，所以必须通过注册登录功能对这些信息进行保护，只有当用户通过用户名密码验证通过以后才被准许进入主页面，防止敏感信息未被允许就泄露给别人。
（2）校园新闻功能
新闻模块是为了能让大学新生能够更方便快速了解大学生活，随时随地掌握校园一手信息。如图1所示，将校园信息模块细分为校园要闻、信息通告、学生活动、校园风光四个子模块。新闻功能把在校大学生最关心的，最常用的功能集成在一起，让新生可以不用花费过多时间就能了解到自己想要了解的信息。子模块之间必须达到高内聚、低耦合的目标，各部分功能应明确，以便项目后期迭代扩展。进入校园新闻模块的新生都是以用户为身份的，通过滑动选择其中一个子标签，比如校园要闻标签，界面就显示相应信息列表;用户选择任意选项，即可跳转该项目详情页面浏览。
（3）校园导航功能
不认识路是大学新生特别是是非本地生源新生面临的难题，校园导航模块是以百度地图为依托的地图导航应用，旨在帮助新生便捷出行。智慧导航功能运用于地图显示之上，用户可享受以下功能：位置精确搜索、搜索公交路线，目的地路径规划。
（4）选课功能
新生在学习生活中使用频繁就是选课系统了，在校园学习生活中一直处于核心地位，在该模块中实现的功能包括两个方面：展示所有开设课程并可以进行选课操作和展示所有的已选课程并可以进行退选操作。
（5）图书馆功能
在图书馆模块中，通过模拟真实借还书流程，将其功能设置为图书检索，我的书籍，逾期书籍。检索査询图书的字段按书名模糊搜索;检索列表的显示的信息有书名、出版社、出版日期、著者;我的己借书籍列表显示的信息有书名、馆藏地点、借出时间、应还时间，续借次数，剩余天数。逾期书籍中显示超期天数、扣费金额等。
2、新生智慧助手系统设计
当用户首次登陆成功后进入主页面，主页面默认显示新闻页面。用户可通过新闻列表来选择想要浏览的新闻，当用户选择了新闻后，页面跳转至新闻详情，当用户点击了标题栏的返回按钮后，页面回到主页面新闻模块，当用户左后滑动时，切换新闻模块内部标签页，切换至信息通告、学生活动、校园风光。
当用户点击校园导航标签后，进入校园导航界面，通过GPS定位和网络定位在地图上标示出用户当前位置，在起点输入框中填入当前位置。当用户在头部输入框中输入想要查询的公交线路号，点击查询按钮后，显示出查询的公交的线路。当用户在终点输入框中输入想要到达的目的地，点击查询按钮，即可在页面中弹出线路可选公交方案，当用户点击方案，即可在地图上绘制出线路。
当用户点击选课标签后，进入选课界面，点击可选课程，进入可选课程界面，点击选课按钮，如果已选课程不超过3个，则选课成功，将该课程从可选课程中删除，如果已选课程超过3个，则选课失败。点击已选课程按钮，进入已选课程界面，点击退选，将其加入可选课程。
当用户点击图书馆标签后，进入图书馆界面，点击我的书籍，显示我已借阅的书籍详情，点击续借按钮，如果我已借阅的书籍没有逾期，则确认是否续借30天，如果我已借阅的书籍已经逾期则不显示借阅按钮。点击图书检索按钮，进入搜索界面，在搜索框中输入搜索书名，进行模糊搜索，点击搜索按钮，列出所有符合的书籍。点击书籍进入详情页。如果未从数据库找找到相关记录，则显示未找到相关记录。点击逾期按钮，进入逾期界面，显示我已借阅的书籍中已经逾期的书籍，显示超期天数及扣费金额。 3、新生智慧助手数据库设计
系统通过使用Android内置的SQLite数据库做为持久化的存储工具，数据来源是通过解析项目assets目录中的数据库文件存入的。本系统包含7张表结构，分别是：用户表、新闻表、轮播图片表、图书信息表、已借图书表、可选课程表、已选课程表。用户实体类包括用户id、用户名、密码、学院。图书实体包括图书id、图书名、图书链接、作者、出版社、馆藏位置。新闻实体包括新闻id、浏览量、新闻标题、新闻图片链接，新闻链接，发布时间。课程实体包括课程id、课程名、学时、学分、课程性质、考核方式。用户、图书、课程、新闻等实体之间存在着必要的联系。
4、页面设计
项目是运行在Android环境下的应用程序，页面设计应该符合Android界面设计规范，并且用户友好，使用方便。为了保证应用整体运行流畅并拥有良好的用户体验，项目的界面设计尤为重要，需要很好的规划项目的整体架构。本论文设计的智慧助手App整体采用单个Activity多个Fragment的架构，这样设计好处是可以减少页面切换，对于相似界面的可以用Fragment编写，既可以节省内存，又可以在切换界面时不显得不流畅，相对于多个Activity切换来说，更受用户喜爱。项目的总体框架是由底部标签栏来控制页面切换，当用户点击某个标签时，在页面主体内容区展示该标签页内容。主界面实现
当用户登陆成功后进入主界面，主界面由内容区，底部标签栏组成。内容区由空白的帧布局构成。根据不同需求，向空白的帧布局中添加不同的视图。底部标签栏由RadioGroup中包含5个RadioButton构成。实现效果图如图2所示。
5、关键技术分析
（1）AR导航模型研究
在导航功能中我们融入了基于位置的服务和增强现实技术，将改进的技术使其适应于移动端的运行，通过对基于位置的服务和增强现实中跟踪算法的改进将其更好的融入导航系统中。
基于位置的服务是考虑到实体地理位置的任何服务。首先，术语“实体”表示触发位置信息的对象可以是人，也可以是非人。其次，在基于位置的服务请求中总是至少有两个实体参与—就像在电话交谈中至少有两个人一样。第三，其中一个实体，无论是人还是非人，始终是LBS的对象，也就是说，它是记录位置信息的实体。第四，其中一个实体总是位置信息的接收者。LBS研究人员区分了位置跟踪服务和位置感知服务。位置跟踪服务向用户以外的实体提供关于用户位置的信息，而位置感知服务向用户（信息请求者）提供个人位置数据。对于位置感知服务，导致位置信息的实体是接收者，而对于位置跟踪服务，外部第三方请求并接收关于另一个实体的位置信息。
（2）增强现实技术
从自然特征跟踪是一个复杂的问题，通常需要较高的计算能力。因此，在增强现实（AR）的移动应用中使用自然特征跟踪是困难的，因为它必须在有限的计算资源下运行，手机是非常便宜的，有吸引力的目标增强现实，但有更有限的性能比上述平板电脑。电话是嵌入式系统，在计算设施（低吞吐量，不支持浮点数）和内存带宽（有限的存储、慢内存、微型缓存）方面都有严重的限制。因此，手机的自然特征跟踪在很大程度上被认为是不可行的，直到目前为止也没有被成功地证明。在本文中，我们提出了第一个完全独立的自然特征跟踪系统，该系统能够在实时帧率（30赫兹）下，仅使用手机内置摄像头跟踪自然特征的全部6个自由度。为了充分利用典型AR应用的特点，我们的跟踪技术只使用事先已知的纹理平面目标，可以用来创建训练数据集。否则，系统是完全通用的，可以完全自动执行初始化和增量跟踪。通过研究SIFT和蕨类植物这两种主要的特征描述方法，我们实现了这一点。在最初发布的版本中，这两种方法都不适用于手机等低端嵌入式平台。这些技术的某些方面在当前的一代手机上计算上是不可行的，必须用不同的方法替换，而其他方面可以简化为以所需的速度、质量和资源消耗水平运行。
我们将所得到的跟踪技术称为PhonySIFT和PhonyFerns，以区别于它们的原始变体。与其他两种方法相比，我们的基于模板的跟踪器（我们称之为PatchTracker）具有正交的优点和缺点。因此，我们将这些方法组合成一个更健壮、更快的混合跟踪系统。
结束语：
一个应用程序开发出来就是为用户提供便利的，智慧助手App的开发完成了校园新闻浏览、选课、图书馆、校园导航等功能，为大学新生进入大学生活提供便利。实现功能是首要要求，但是用户体验也是不能不考虑的问题。应用程序的开发，不仅仅是对要实现功能业务逻辑的了解，还必须对功能模块接口对接、数据库结构设计有着明确的认识。最新的Android开发者预览版是Android P包括了更多的新特性，其中可以通过使用WiFi RTT 进行室内定位。除此之外，高校的信息移动化对于信息安全要求是非常高的，目前只是通过注册登录解决这一问题是远远不够的。而且受限于信息安全的问题，智慧助手App只是采取了本地数据库的方式，保存了部分数据在本地，从功能上来讲，是远远达不到进入市场的要求的，毕竟用户需要最新数据。保障数据安全是信息化时代迫切要求，在这方面还需要更多人的努力。
作者简介：何梦如，1985年9月27日出生，女，汉族，籍贯：湖南長沙，硕士学位，主要研究方向：教育信息化，大学生思想政治教育与学生管理。
关键词：智慧助手;Android;AR
引言：
传统的校园助手在一些功能方面缺乏可靠性、安全性，在服务于学生的过程有待提高，导致失去了其可用性。所以亟须开发一款智慧型助手APP，让同学们的生活更加简易、方便。在传统的校园助手中融入增强现实技术将会是一个新颖的方式，去改变同学们的生活。增强现实（AR）是真实世界环境下的交互式体验，其中呈现在现实世界中的对象被计算机生成的感知信息“增强”，有时包含多种感觉模态，其中有视觉，听觉，触觉，体感。和嗅觉。增强现实的主要价值在于，它将数字世界的组成部分带入人对物理世界的感知中，不仅仅是数据的显示，它整合了一种被认为是自然组成部分的身临其境的感觉。本文阐述了基于Android平台的新生智慧助手App的实现方法，Android Studio开发环境下的App开发过程，包括通过WebView实现新闻浏览，通过SQLite模拟实现高校图书馆和选课流程以及通过百度地图API实现地图导航功能，在导航功能中融入了基于位置服务和增强现实等技术，增强了导航功能可用性。
1、新生智慧助手需求分析及功能结构
智慧助手主要面向大学新生，在入校生活、学习方面提供便利。依靠智慧导航系统便可轻松了解学校内部建筑大致概况;校园新闻帮助同学及时了解学校最新动态;选课系统完成同学的学习服务;接入图书馆系统让同学便利的查找、借还图书。智慧助手的功能构成包括：校园新闻、图书馆、校园导航、选课四大模块。每个模块又包含子模块，详细的功能需求在每个模块的功能需求分析中给出。
（1）注册登录功能
由于智慧助手中包含用户敏感信息，比如借阅书籍，选修课程等，所以必须通过注册登录功能对这些信息进行保护，只有当用户通过用户名密码验证通过以后才被准许进入主页面，防止敏感信息未被允许就泄露给别人。
（2）校园新闻功能
新闻模块是为了能让大学新生能够更方便快速了解大学生活，随时随地掌握校园一手信息。如图1所示，将校园信息模块细分为校园要闻、信息通告、学生活动、校园风光四个子模块。新闻功能把在校大学生最关心的，最常用的功能集成在一起，让新生可以不用花费过多时间就能了解到自己想要了解的信息。子模块之间必须达到高内聚、低耦合的目标，各部分功能应明确，以便项目后期迭代扩展。进入校园新闻模块的新生都是以用户为身份的，通过滑动选择其中一个子标签，比如校园要闻标签，界面就显示相应信息列表;用户选择任意选项，即可跳转该项目详情页面浏览。
（3）校园导航功能
不认识路是大学新生特别是是非本地生源新生面临的难题，校园导航模块是以百度地图为依托的地图导航应用，旨在帮助新生便捷出行。智慧导航功能运用于地图显示之上，用户可享受以下功能：位置精确搜索、搜索公交路线，目的地路径规划。
（4）选课功能
新生在学习生活中使用频繁就是选课系统了，在校园学习生活中一直处于核心地位，在该模块中实现的功能包括两个方面：展示所有开设课程并可以进行选课操作和展示所有的已选课程并可以进行退选操作。
（5）图书馆功能
在图书馆模块中，通过模拟真实借还书流程，将其功能设置为图书检索，我的书籍，逾期书籍。检索査询图书的字段按书名模糊搜索;检索列表的显示的信息有书名、出版社、出版日期、著者;我的己借书籍列表显示的信息有书名、馆藏地点、借出时间、应还时间，续借次数，剩余天数。逾期书籍中显示超期天数、扣费金额等。
2、新生智慧助手系统设计
当用户首次登陆成功后进入主页面，主页面默认显示新闻页面。用户可通过新闻列表来选择想要浏览的新闻，当用户选择了新闻后，页面跳转至新闻详情，当用户点击了标题栏的返回按钮后，页面回到主页面新闻模块，当用户左后滑动时，切换新闻模块内部标签页，切换至信息通告、学生活动、校园风光。
当用户点击校园导航标签后，进入校园导航界面，通过GPS定位和网络定位在地图上标示出用户当前位置，在起点输入框中填入当前位置。当用户在头部输入框中输入想要查询的公交线路号，点击查询按钮后，显示出查询的公交的线路。当用户在终点输入框中输入想要到达的目的地，点击查询按钮，即可在页面中弹出线路可选公交方案，当用户点击方案，即可在地图上绘制出线路。
当用户点击选课标签后，进入选课界面，点击可选课程，进入可选课程界面，点击选课按钮，如果已选课程不超过3个，则选课成功，将该课程从可选课程中删除，如果已选课程超过3个，则选课失败。点击已选课程按钮，进入已选课程界面，点击退选，将其加入可选课程。
当用户点击图书馆标签后，进入图书馆界面，点击我的书籍，显示我已借阅的书籍详情，点击续借按钮，如果我已借阅的书籍没有逾期，则确认是否续借30天，如果我已借阅的书籍已经逾期则不显示借阅按钮。点击图书检索按钮，进入搜索界面，在搜索框中输入搜索书名，进行模糊搜索，点击搜索按钮，列出所有符合的书籍。点击书籍进入详情页。如果未从数据库找找到相关记录，则显示未找到相关记录。点击逾期按钮，进入逾期界面，显示我已借阅的书籍中已经逾期的书籍，显示超期天数及扣费金额。 3、新生智慧助手数据库设计
系统通过使用Android内置的SQLite数据库做为持久化的存储工具，数据来源是通过解析项目assets目录中的数据库文件存入的。本系统包含7张表结构，分别是：用户表、新闻表、轮播图片表、图书信息表、已借图书表、可选课程表、已选课程表。用户实体类包括用户id、用户名、密码、学院。图书实体包括图书id、图书名、图书链接、作者、出版社、馆藏位置。新闻实体包括新闻id、浏览量、新闻标题、新闻图片链接，新闻链接，发布时间。课程实体包括课程id、课程名、学时、学分、课程性质、考核方式。用户、图书、课程、新闻等实体之间存在着必要的联系。
4、页面设计
项目是运行在Android环境下的应用程序，页面设计应该符合Android界面设计规范，并且用户友好，使用方便。为了保证应用整体运行流畅并拥有良好的用户体验，项目的界面设计尤为重要，需要很好的规划项目的整体架构。本论文设计的智慧助手App整体采用单个Activity多个Fragment的架构，这样设计好处是可以减少页面切换，对于相似界面的可以用Fragment编写，既可以节省内存，又可以在切换界面时不显得不流畅，相对于多个Activity切换来说，更受用户喜爱。项目的总体框架是由底部标签栏来控制页面切换，当用户点击某个标签时，在页面主体内容区展示该标签页内容。主界面实现
当用户登陆成功后进入主界面，主界面由内容区，底部标签栏组成。内容区由空白的帧布局构成。根据不同需求，向空白的帧布局中添加不同的视图。底部标签栏由RadioGroup中包含5个RadioButton构成。实现效果图如图2所示。
5、关键技术分析
（1）AR导航模型研究
在导航功能中我们融入了基于位置的服务和增强现实技术，将改进的技术使其适应于移动端的运行，通过对基于位置的服务和增强现实中跟踪算法的改进将其更好的融入导航系统中。
基于位置的服务是考虑到实体地理位置的任何服务。首先，术语“实体”表示触发位置信息的对象可以是人，也可以是非人。其次，在基于位置的服务请求中总是至少有两个实体参与—就像在电话交谈中至少有两个人一样。第三，其中一个实体，无论是人还是非人，始终是LBS的对象，也就是说，它是记录位置信息的实体。第四，其中一个实体总是位置信息的接收者。LBS研究人员区分了位置跟踪服务和位置感知服务。位置跟踪服务向用户以外的实体提供关于用户位置的信息，而位置感知服务向用户（信息请求者）提供个人位置数据。对于位置感知服务，导致位置信息的实体是接收者，而对于位置跟踪服务，外部第三方请求并接收关于另一个实体的位置信息。
（2）增强现实技术
从自然特征跟踪是一个复杂的问题，通常需要较高的计算能力。因此，在增强现实（AR）的移动应用中使用自然特征跟踪是困难的，因为它必须在有限的计算资源下运行，手机是非常便宜的，有吸引力的目标增强现实，但有更有限的性能比上述平板电脑。电话是嵌入式系统，在计算设施（低吞吐量，不支持浮点数）和内存带宽（有限的存储、慢内存、微型缓存）方面都有严重的限制。因此，手机的自然特征跟踪在很大程度上被认为是不可行的，直到目前为止也没有被成功地证明。在本文中，我们提出了第一个完全独立的自然特征跟踪系统，该系统能够在实时帧率（30赫兹）下，仅使用手机内置摄像头跟踪自然特征的全部6个自由度。为了充分利用典型AR应用的特点，我们的跟踪技术只使用事先已知的纹理平面目标，可以用来创建训练数据集。否则，系统是完全通用的，可以完全自动执行初始化和增量跟踪。通过研究SIFT和蕨类植物这两种主要的特征描述方法，我们实现了这一点。在最初发布的版本中，这两种方法都不适用于手机等低端嵌入式平台。这些技术的某些方面在当前的一代手机上计算上是不可行的，必须用不同的方法替换，而其他方面可以简化为以所需的速度、质量和资源消耗水平运行。
我们将所得到的跟踪技术称为PhonySIFT和PhonyFerns，以区别于它们的原始变体。与其他两种方法相比，我们的基于模板的跟踪器（我们称之为PatchTracker）具有正交的优点和缺点。因此，我们将这些方法组合成一个更健壮、更快的混合跟踪系统。
结束语：
一个应用程序开发出来就是为用户提供便利的，智慧助手App的开发完成了校园新闻浏览、选课、图书馆、校园导航等功能，为大学新生进入大学生活提供便利。实现功能是首要要求，但是用户体验也是不能不考虑的问题。应用程序的开发，不仅仅是对要实现功能业务逻辑的了解，还必须对功能模块接口对接、数据库结构设计有着明确的认识。最新的Android开发者预览版是Android P包括了更多的新特性，其中可以通过使用WiFi RTT 进行室内定位。除此之外，高校的信息移动化对于信息安全要求是非常高的，目前只是通过注册登录解决这一问题是远远不够的。而且受限于信息安全的问题，智慧助手App只是采取了本地数据库的方式，保存了部分数据在本地，从功能上来讲，是远远达不到进入市场的要求的，毕竟用户需要最新数据。保障数据安全是信息化时代迫切要求，在这方面还需要更多人的努力。
作者简介：何梦如，1985年9月27日出生，女，汉族，籍贯：湖南長沙，硕士学位，主要研究方向：教育信息化，大学生思想政治教育与学生管理。