基于Android的新生智慧助手的構(gòu)建與應(yīng)用研究

摘要：根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，智能手機(jī)出貨量繼續(xù)保持近年來(lái)的低速增長(zhǎng)，隨著中國(guó)在5G方面的快速發(fā)展，目前已經(jīng)在多個(gè)城市試點(diǎn)5G運(yùn)行，與此同時(shí)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)以及移動(dòng)化產(chǎn)業(yè)也越來(lái)越受市場(chǎng)的青睞，從外賣的“百團(tuán)大戰(zhàn)”到目前炙手可熱的共享單車，無(wú)不是收益于移動(dòng)端的方便快捷。大學(xué)生作為國(guó)家的高素質(zhì)人才，對(duì)于新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有強(qiáng)烈的接觸意愿。但目前世面上可以接觸到的高校校園信息應(yīng)用卻屈指可數(shù)。目前，絕大多數(shù)的高校都建立了各自的信息系統(tǒng)和校園網(wǎng)站，多數(shù)高校的信息化建設(shè)已經(jīng)頗具規(guī)模，但是隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的興起，傳統(tǒng)的門戶網(wǎng)站已經(jīng)被更加便捷的移動(dòng)應(yīng)用取而代之。對(duì)于校園信息的移動(dòng)化應(yīng)當(dāng)是當(dāng)前數(shù)字校園建設(shè)的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一款智慧助手校園移動(dòng)應(yīng)用，在傳統(tǒng)的校園助手中融入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)是一個(gè)新穎的方式，去改變同學(xué)們的生活，可以更為方便的獲取本校信息，讓同學(xué)們的生活更加簡(jiǎn)易、方便有助于校園信息化建設(shè)。

關(guān)鍵詞：智慧助手;Android;AR

引言：

傳統(tǒng)的校園助手在一些功能方面缺乏可靠性、安全性，在服務(wù)于學(xué)生的過(guò)程有待提高，導(dǎo)致失去了其可用性。所以亟須開發(fā)一款智慧型助手APP，讓同學(xué)們的生活更加簡(jiǎn)易、方便。在傳統(tǒng)的校園助手中融入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)是一個(gè)新穎的方式，去改變同學(xué)們的生活。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是真實(shí)世界環(huán)境下的交互式體驗(yàn)，其中呈現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象被計(jì)算機(jī)生成的感知信息“增強(qiáng)”，有時(shí)包含多種感覺模態(tài)，其中有視覺，聽覺，觸覺，體感。和嗅覺。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的主要價(jià)值在于，它將數(shù)字世界的組成部分帶入人對(duì)物理世界的感知中，不僅僅是數(shù)據(jù)的顯示，它整合了一種被認(rèn)為是自然組成部分的身臨其境的感覺。本文闡述了基于Android平臺(tái)的新生智慧助手App的實(shí)現(xiàn)方法，Android Studio開發(fā)環(huán)境下的App開發(fā)過(guò)程，包括通過(guò)WebView實(shí)現(xiàn)新聞瀏覽，通過(guò)SQLite模擬實(shí)現(xiàn)高校圖書館和選課流程以及通過(guò)百度地圖API實(shí)現(xiàn)地圖導(dǎo)航功能，在導(dǎo)航功能中融入了基于位置服務(wù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，增強(qiáng)了導(dǎo)航功能可用性。

1、新生智慧助手需求分析及功能結(jié)構(gòu)

智慧助手主要面向大學(xué)新生，在入校生活、學(xué)習(xí)方面提供便利。依靠智慧導(dǎo)航系統(tǒng)便可輕松了解學(xué)校內(nèi)部建筑大致概況;校園新聞幫助同學(xué)及時(shí)了解學(xué)校最新動(dòng)態(tài);選課系統(tǒng)完成同學(xué)的學(xué)習(xí)服務(wù);接入圖書館系統(tǒng)讓同學(xué)便利的查找、借還圖書。智慧助手的功能構(gòu)成包括：校園新聞、圖書館、校園導(dǎo)航、選課四大模塊。每個(gè)模塊又包含子模塊，詳細(xì)的功能需求在每個(gè)模塊的功能需求分析中給出。

（1）注冊(cè)登錄功能

由于智慧助手中包含用戶敏感信息，比如借閱書籍，選修課程等，所以必須通過(guò)注冊(cè)登錄功能對(duì)這些信息進(jìn)行保護(hù)，只有當(dāng)用戶通過(guò)用戶名密碼驗(yàn)證通過(guò)以后才被準(zhǔn)許進(jìn)入主頁(yè)面，防止敏感信息未被允許就泄露給別人。

（2）校園新聞功能

新聞模塊是為了能讓大學(xué)新生能夠更方便快速了解大學(xué)生活，隨時(shí)隨地掌握校園一手信息。如圖1所示，將校園信息模塊細(xì)分為校園要聞、信息通告、學(xué)生活動(dòng)、校園風(fēng)光四個(gè)子模塊。新聞功能把在校大學(xué)生最關(guān)心的，最常用的功能集成在一起，讓新生可以不用花費(fèi)過(guò)多時(shí)間就能了解到自己想要了解的信息。子模塊之間必須達(dá)到高內(nèi)聚、低耦合的目標(biāo)，各部分功能應(yīng)明確，以便項(xiàng)目后期迭代擴(kuò)展。進(jìn)入校園新聞模塊的新生都是以用戶為身份的，通過(guò)滑動(dòng)選擇其中一個(gè)子標(biāo)簽，比如校園要聞標(biāo)簽，界面就顯示相應(yīng)信息列表;用戶選擇任意選項(xiàng)，即可跳轉(zhuǎn)該項(xiàng)目詳情頁(yè)面瀏覽。

（3）校園導(dǎo)航功能

不認(rèn)識(shí)路是大學(xué)新生特別是是非本地生源新生面臨的難題，校園導(dǎo)航模塊是以百度地圖為依托的地圖導(dǎo)航應(yīng)用，旨在幫助新生便捷出行。智慧導(dǎo)航功能運(yùn)用于地圖顯示之上，用戶可享受以下功能：位置精確搜索、搜索公交路線，目的地路徑規(guī)劃。

（4）選課功能

新生在學(xué)習(xí)生活中使用頻繁就是選課系統(tǒng)了，在校園學(xué)習(xí)生活中一直處于核心地位，在該模塊中實(shí)現(xiàn)的功能包括兩個(gè)方面：展示所有開設(shè)課程并可以進(jìn)行選課操作和展示所有的已選課程并可以進(jìn)行退選操作。

（5）圖書館功能

在圖書館模塊中，通過(guò)模擬真實(shí)借還書流程，將其功能設(shè)置為圖書檢索，我的書籍，逾期書籍。檢索査詢圖書的字段按書名模糊搜索;檢索列表的顯示的信息有書名、出版社、出版日期、著者;我的己借書籍列表顯示的信息有書名、館藏地點(diǎn)、借出時(shí)間、應(yīng)還時(shí)間，續(xù)借次數(shù)，剩余天數(shù)。逾期書籍中顯示超期天數(shù)、扣費(fèi)金額等。

2、新生智慧助手系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)用戶首次登陸成功后進(jìn)入主頁(yè)面，主頁(yè)面默認(rèn)顯示新聞頁(yè)面。用戶可通過(guò)新聞列表來(lái)選擇想要瀏覽的新聞，當(dāng)用戶選擇了新聞后，頁(yè)面跳轉(zhuǎn)至新聞詳情，當(dāng)用戶點(diǎn)擊了標(biāo)題欄的返回按鈕后，頁(yè)面回到主頁(yè)面新聞模塊，當(dāng)用戶左后滑動(dòng)時(shí)，切換新聞模塊內(nèi)部標(biāo)簽頁(yè)，切換至信息通告、學(xué)生活動(dòng)、校園風(fēng)光。

當(dāng)用戶點(diǎn)擊校園導(dǎo)航標(biāo)簽后，進(jìn)入校園導(dǎo)航界面，通過(guò)GPS定位和網(wǎng)絡(luò)定位在地圖上標(biāo)示出用戶當(dāng)前位置，在起點(diǎn)輸入框中填入當(dāng)前位置。當(dāng)用戶在頭部輸入框中輸入想要查詢的公交線路號(hào)，點(diǎn)擊查詢按鈕后，顯示出查詢的公交的線路。當(dāng)用戶在終點(diǎn)輸入框中輸入想要到達(dá)的目的地，點(diǎn)擊查詢按鈕，即可在頁(yè)面中彈出線路可選公交方案，當(dāng)用戶點(diǎn)擊方案，即可在地圖上繪制出線路。

當(dāng)用戶點(diǎn)擊選課標(biāo)簽后，進(jìn)入選課界面，點(diǎn)擊可選課程，進(jìn)入可選課程界面，點(diǎn)擊選課按鈕，如果已選課程不超過(guò)3個(gè)，則選課成功，將該課程從可選課程中刪除，如果已選課程超過(guò)3個(gè)，則選課失敗。點(diǎn)擊已選課程按鈕，進(jìn)入已選課程界面，點(diǎn)擊退選，將其加入可選課程。

當(dāng)用戶點(diǎn)擊圖書館標(biāo)簽后，進(jìn)入圖書館界面，點(diǎn)擊我的書籍，顯示我已借閱的書籍詳情，點(diǎn)擊續(xù)借按鈕，如果我已借閱的書籍沒有逾期，則確認(rèn)是否續(xù)借30天，如果我已借閱的書籍已經(jīng)逾期則不顯示借閱按鈕。點(diǎn)擊圖書檢索按鈕，進(jìn)入搜索界面，在搜索框中輸入搜索書名，進(jìn)行模糊搜索，點(diǎn)擊搜索按鈕，列出所有符合的書籍。點(diǎn)擊書籍進(jìn)入詳情頁(yè)。如果未從數(shù)據(jù)庫(kù)找找到相關(guān)記錄，則顯示未找到相關(guān)記錄。點(diǎn)擊逾期按鈕，進(jìn)入逾期界面，顯示我已借閱的書籍中已經(jīng)逾期的書籍，顯示超期天數(shù)及扣費(fèi)金額。

3、新生智慧助手?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通過(guò)使用Android內(nèi)置的SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)做為持久化的存儲(chǔ)工具，數(shù)據(jù)來(lái)源是通過(guò)解析項(xiàng)目assets目錄中的數(shù)據(jù)庫(kù)文件存入的。本系統(tǒng)包含7張表結(jié)構(gòu)，分別是：用戶表、新聞表、輪播圖片表、圖書信息表、已借圖書表、可選課程表、已選課程表。用戶實(shí)體類包括用戶id、用戶名、密碼、學(xué)院。圖書實(shí)體包括圖書id、圖書名、圖書鏈接、作者、出版社、館藏位置。新聞實(shí)體包括新聞id、瀏覽量、新聞標(biāo)題、新聞圖片鏈接，新聞鏈接，發(fā)布時(shí)間。課程實(shí)體包括課程id、課程名、學(xué)時(shí)、學(xué)分、課程性質(zhì)、考核方式。用戶、圖書、課程、新聞等實(shí)體之間存在著必要的聯(lián)系。

4、頁(yè)面設(shè)計(jì)

項(xiàng)目是運(yùn)行在Android環(huán)境下的應(yīng)用程序，頁(yè)面設(shè)計(jì)應(yīng)該符合Android界面設(shè)計(jì)規(guī)范，并且用戶友好，使用方便。為了保證應(yīng)用整體運(yùn)行流暢并擁有良好的用戶體驗(yàn)，項(xiàng)目的界面設(shè)計(jì)尤為重要，需要很好的規(guī)劃項(xiàng)目的整體架構(gòu)。本論文設(shè)計(jì)的智慧助手App整體采用單個(gè)Activity多個(gè)Fragment的架構(gòu)，這樣設(shè)計(jì)好處是可以減少頁(yè)面切換，對(duì)于相似界面的可以用Fragment編寫，既可以節(jié)省內(nèi)存，又可以在切換界面時(shí)不顯得不流暢，相對(duì)于多個(gè)Activity切換來(lái)說(shuō)，更受用戶喜愛。項(xiàng)目的總體框架是由底部標(biāo)簽欄來(lái)控制頁(yè)面切換，當(dāng)用戶點(diǎn)擊某個(gè)標(biāo)簽時(shí)，在頁(yè)面主體內(nèi)容區(qū)展示該標(biāo)簽頁(yè)內(nèi)容。主界面實(shí)現(xiàn)

當(dāng)用戶登陸成功后進(jìn)入主界面，主界面由內(nèi)容區(qū)，底部標(biāo)簽欄組成。內(nèi)容區(qū)由空白的幀布局構(gòu)成。根據(jù)不同需求，向空白的幀布局中添加不同的視圖。底部標(biāo)簽欄由RadioGroup中包含5個(gè)RadioButton構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)效果圖如圖2所示。

5、關(guān)鍵技術(shù)分析

（1）AR導(dǎo)航模型研究

在導(dǎo)航功能中我們?nèi)谌肓嘶谖恢玫姆?wù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將改進(jìn)的技術(shù)使其適應(yīng)于移動(dòng)端的運(yùn)行，通過(guò)對(duì)基于位置的服務(wù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中跟蹤算法的改進(jìn)將其更好的融入導(dǎo)航系統(tǒng)中。

基于位置的服務(wù)是考慮到實(shí)體地理位置的任何服務(wù)。首先，術(shù)語(yǔ)“實(shí)體”表示觸發(fā)位置信息的對(duì)象可以是人，也可以是非人。其次，在基于位置的服務(wù)請(qǐng)求中總是至少有兩個(gè)實(shí)體參與—就像在電話交談中至少有兩個(gè)人一樣。第三，其中一個(gè)實(shí)體，無(wú)論是人還是非人，始終是LBS的對(duì)象，也就是說(shuō)，它是記錄位置信息的實(shí)體。第四，其中一個(gè)實(shí)體總是位置信息的接收者。LBS研究人員區(qū)分了位置跟蹤服務(wù)和位置感知服務(wù)。位置跟蹤服務(wù)向用戶以外的實(shí)體提供關(guān)于用戶位置的信息，而位置感知服務(wù)向用戶（信息請(qǐng)求者）提供個(gè)人位置數(shù)據(jù)。對(duì)于位置感知服務(wù)，導(dǎo)致位置信息的實(shí)體是接收者，而對(duì)于位置跟蹤服務(wù)，外部第三方請(qǐng)求并接收關(guān)于另一個(gè)實(shí)體的位置信息。

（2）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

從自然特征跟蹤是一個(gè)復(fù)雜的問題，通常需要較高的計(jì)算能力。因此，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的移動(dòng)應(yīng)用中使用自然特征跟蹤是困難的，因?yàn)樗仨氃谟邢薜挠?jì)算資源下運(yùn)行，手機(jī)是非常便宜的，有吸引力的目標(biāo)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，但有更有限的性能比上述平板電腦。電話是嵌入式系統(tǒng)，在計(jì)算設(shè)施（低吞吐量，不支持浮點(diǎn)數(shù)）和內(nèi)存帶寬（有限的存儲(chǔ)、慢內(nèi)存、微型緩存）方面都有嚴(yán)重的限制。因此，手機(jī)的自然特征跟蹤在很大程度上被認(rèn)為是不可行的，直到目前為止也沒有被成功地證明。在本文中，我們提出了第一個(gè)完全獨(dú)立的自然特征跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在實(shí)時(shí)幀率（30赫茲）下，僅使用手機(jī)內(nèi)置攝像頭跟蹤自然特征的全部6個(gè)自由度。為了充分利用典型AR應(yīng)用的特點(diǎn)，我們的跟蹤技術(shù)只使用事先已知的紋理平面目標(biāo)，可以用來(lái)創(chuàng)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。否則，系統(tǒng)是完全通用的，可以完全自動(dòng)執(zhí)行初始化和增量跟蹤。通過(guò)研究SIFT和蕨類植物這兩種主要的特征描述方法，我們實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。在最初發(fā)布的版本中，這兩種方法都不適用于手機(jī)等低端嵌入式平臺(tái)。這些技術(shù)的某些方面在當(dāng)前的一代手機(jī)上計(jì)算上是不可行的，必須用不同的方法替換，而其他方面可以簡(jiǎn)化為以所需的速度、質(zhì)量和資源消耗水平運(yùn)行。

我們將所得到的跟蹤技術(shù)稱為PhonySIFT和PhonyFerns，以區(qū)別于它們的原始變體。與其他兩種方法相比，我們的基于模板的跟蹤器（我們稱之為PatchTracker）具有正交的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。因此，我們將這些方法組合成一個(gè)更健壯、更快的混合跟蹤系統(tǒng)。

結(jié)束語(yǔ)：

一個(gè)應(yīng)用程序開發(fā)出來(lái)就是為用戶提供便利的，智慧助手App的開發(fā)完成了校園新聞瀏覽、選課、圖書館、校園導(dǎo)航等功能，為大學(xué)新生進(jìn)入大學(xué)生活提供便利。實(shí)現(xiàn)功能是首要要求，但是用戶體驗(yàn)也是不能不考慮的問題。應(yīng)用程序的開發(fā)，不僅僅是對(duì)要實(shí)現(xiàn)功能業(yè)務(wù)邏輯的了解，還必須對(duì)功能模塊接口對(duì)接、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著明確的認(rèn)識(shí)。最新的Android開發(fā)者預(yù)覽版是Android P包括了更多的新特性，其中可以通過(guò)使用WiFi RTT 進(jìn)行室內(nèi)定位。除此之外，高校的信息移動(dòng)化對(duì)于信息安全要求是非常高的，目前只是通過(guò)注冊(cè)登錄解決這一問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。而且受限于信息安全的問題，智慧助手App只是采取了本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的方式，保存了部分?jǐn)?shù)據(jù)在本地，從功能上來(lái)講，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到進(jìn)入市場(chǎng)的要求的，畢竟用戶需要最新數(shù)據(jù)。保障數(shù)據(jù)安全是信息化時(shí)代迫切要求，在這方面還需要更多人的努力。

作者簡(jiǎn)介：何夢(mèng)如，1985年9月27日出生，女，漢族，籍貫：湖南長(zhǎng)沙，碩士學(xué)位，主要研究方向：教育信息化，大學(xué)生思想政治教育與學(xué)生管理。