基于Android的新生智慧助手的構建與應用研究

摘要：根據IDC的數據，智能手機出貨量繼續保持近年來的低速增長，隨著中國在5G方面的快速發展，目前已經在多個城市試點5G運行，與此同時，移動互聯網以及移動化產業也越來越受市場的青睞，從外賣的“百團大戰”到目前炙手可熱的共享單車，無不是收益于移動端的方便快捷。大學生作為國家的高素質人才，對于新興產業的發展具有強烈的接觸意愿。但目前世面上可以接觸到的高校校園信息應用卻屈指可數。目前，絕大多數的高校都建立了各自的信息系統和校園網站，多數高校的信息化建設已經頗具規模，但是隨著移動互聯網的興起，傳統的門戶網站已經被更加便捷的移動應用取而代之。對于校園信息的移動化應當是當前數字校園建設的重點，設計出一款智慧助手校園移動應用，在傳統的校園助手中融入增強現實技術將會是一個新穎的方式，去改變同學們的生活，可以更為方便的獲取本校信息，讓同學們的生活更加簡易、方便有助于校園信息化建設。

關鍵詞：智慧助手;Android;AR

引言：

傳統的校園助手在一些功能方面缺乏可靠性、安全性，在服務于學生的過程有待提高，導致失去了其可用性。所以亟須開發一款智慧型助手APP，讓同學們的生活更加簡易、方便。在傳統的校園助手中融入增強現實技術將會是一個新穎的方式，去改變同學們的生活。增強現實（AR）是真實世界環境下的交互式體驗，其中呈現在現實世界中的對象被計算機生成的感知信息“增強”，有時包含多種感覺模態，其中有視覺，聽覺，觸覺，體感。和嗅覺。增強現實的主要價值在于，它將數字世界的組成部分帶入人對物理世界的感知中，不僅僅是數據的顯示，它整合了一種被認為是自然組成部分的身臨其境的感覺。本文闡述了基于Android平臺的新生智慧助手App的實現方法，Android Studio開發環境下的App開發過程，包括通過WebView實現新聞瀏覽，通過SQLite模擬實現高校圖書館和選課流程以及通過百度地圖API實現地圖導航功能，在導航功能中融入了基于位置服務和增強現實等技術，增強了導航功能可用性。

1、新生智慧助手需求分析及功能結構

智慧助手主要面向大學新生，在入校生活、學習方面提供便利。依靠智慧導航系統便可輕松了解學校內部建筑大致概況;校園新聞幫助同學及時了解學校最新動態;選課系統完成同學的學習服務;接入圖書館系統讓同學便利的查找、借還圖書。智慧助手的功能構成包括：校園新聞、圖書館、校園導航、選課四大模塊。每個模塊又包含子模塊，詳細的功能需求在每個模塊的功能需求分析中給出。

（1）注冊登錄功能

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，所以必須通過注冊登錄功能對這些信息進行保護，只有當用戶通過用戶名密碼驗證通過以后才被準許進入主頁面，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新生能夠更方便快速了解大學生活，隨時隨地掌握校園一手信息。如圖1所示，將校園信息模塊細分為校園要聞、信息通告、學生活動、校園風光四個子模塊。新聞功能把在校大學生最關心的，最常用的功能集成在一起，讓新生可以不用花費過多時間就能了解到自己想要了解的信息。子模塊之間必須達到高內聚、低耦合的目標，各部分功能應明確，以便項目后期迭代擴展。進入校園新聞模塊的新生都是以用戶為身份的，通過滑動選擇其中一個子標簽，比如校園要聞標簽，界面就顯示相應信息列表;用戶選擇任意選項，即可跳轉該項目詳情頁面瀏覽。

（3）校園導航功能

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

（4）選課功能

新生在學習生活中使用頻繁就是選課系統了，在校園學習生活中一直處于核心地位，在該模塊中實現的功能包括兩個方面：展示所有開設課程并可以進行選課操作和展示所有的已選課程并可以進行退選操作。

（5）圖書館功能

在圖書館模塊中，通過模擬真實借還書流程，將其功能設置為圖書檢索，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、借出時間、應還時間，續借次數，剩余天數。逾期書籍中顯示超期天數、扣費金額等。

2、新生智慧助手系統設計

當用戶首次登陸成功后進入主頁面，主頁面默認顯示新聞頁面。用戶可通過新聞列表來選擇想要瀏覽的新聞，當用戶選擇了新聞后，頁面跳轉至新聞詳情，當用戶點擊了標題欄的返回按鈕后，頁面回到主頁面新聞模塊，當用戶左后滑動時，切換新聞模塊內部標簽頁，切換至信息通告、學生活動、校園風光。

當用戶點擊校園導航標簽后，進入校園導航界面，通過GPS定位和網絡定位在地圖上標示出用戶當前位置，在起點輸入框中填入當前位置。當用戶在頭部輸入框中輸入想要查詢的公交線路號，點擊查詢按鈕后，顯示出查詢的公交的線路。當用戶在終點輸入框中輸入想要到達的目的地，點擊查詢按鈕，即可在頁面中彈出線路可選公交方案，當用戶點擊方案，即可在地圖上繪制出線路。

當用戶點擊選課標簽后，進入選課界面，點擊可選課程，進入可選課程界面，點擊選課按鈕，如果已選課程不超過3個，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3個，則選課失敗。點擊已選課程按鈕，進入已選課程界面，點擊退選，將其加入可選課程。

當用戶點擊圖書館標簽后，進入圖書館界面，點擊我的書籍，顯示我已借閱的書籍詳情，點擊續借按鈕，如果我已借閱的書籍沒有逾期，則確認是否續借30天，如果我已借閱的書籍已經逾期則不顯示借閱按鈕。點擊圖書檢索按鈕，進入搜索界面，在搜索框中輸入搜索書名，進行模糊搜索，點擊搜索按鈕，列出所有符合的書籍。點擊書籍進入詳情頁。如果未從數據庫找找到相關記錄，則顯示未找到相關記錄。點擊逾期按鈕，進入逾期界面，顯示我已借閱的書籍中已經逾期的書籍，顯示超期天數及扣費金額。

3、新生智慧助手數據庫設計

系統通過使用Android內置的SQLite數據庫做為持久化的存儲工具，數據來源是通過解析項目assets目錄中的數據庫文件存入的。本系統包含7張表結構，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。用戶實體類包括用戶id、用戶名、密碼、學院。圖書實體包括圖書id、圖書名、圖書鏈接、作者、出版社、館藏位置。新聞實體包括新聞id、瀏覽量、新聞標題、新聞圖片鏈接，新聞鏈接，發布時間。課程實體包括課程id、課程名、學時、學分、課程性質、考核方式。用戶、圖書、課程、新聞等實體之間存在著必要的聯系。

4、頁面設計

項目是運行在Android環境下的應用程序，頁面設計應該符合Android界面設計規范，并且用戶友好，使用方便。為了保證應用整體運行流暢并擁有良好的用戶體驗，項目的界面設計尤為重要，需要很好的規劃項目的整體架構。本論文設計的智慧助手App整體采用單個Activity多個Fragment的架構，這樣設計好處是可以減少頁面切換，對于相似界面的可以用Fragment編寫，既可以節省內存，又可以在切換界面時不顯得不流暢，相對于多個Activity切換來說，更受用戶喜愛。項目的總體框架是由底部標簽欄來控制頁面切換，當用戶點擊某個標簽時，在頁面主體內容區展示該標簽頁內容。主界面實現

當用戶登陸成功后進入主界面，主界面由內容區，底部標簽欄組成。內容區由空白的幀布局構成。根據不同需求，向空白的幀布局中添加不同的視圖。底部標簽欄由RadioGroup中包含5個RadioButton構成。實現效果圖如圖2所示。

5、關鍵技術分析

（1）AR導航模型研究

在導航功能中我們融入了基于位置的服務和增強現實技術，將改進的技術使其適應于移動端的運行，通過對基于位置的服務和增強現實中跟蹤算法的改進將其更好的融入導航系統中。

基于位置的服務是考慮到實體地理位置的任何服務。首先，術語“實體”表示觸發位置信息的對象可以是人，也可以是非人。其次，在基于位置的服務請求中總是至少有兩個實體參與—就像在電話交談中至少有兩個人一樣。第三，其中一個實體，無論是人還是非人，始終是LBS的對象，也就是說，它是記錄位置信息的實體。第四，其中一個實體總是位置信息的接收者。LBS研究人員區分了位置跟蹤服務和位置感知服務。位置跟蹤服務向用戶以外的實體提供關于用戶位置的信息，而位置感知服務向用戶（信息請求者）提供個人位置數據。對于位置感知服務，導致位置信息的實體是接收者，而對于位置跟蹤服務，外部第三方請求并接收關于另一個實體的位置信息。

（2）增強現實技術

從自然特征跟蹤是一個復雜的問題，通常需要較高的計算能力。因此，在增強現實（AR）的移動應用中使用自然特征跟蹤是困難的，因為它必須在有限的計算資源下運行，手機是非常便宜的，有吸引力的目標增強現實，但有更有限的性能比上述平板電腦。電話是嵌入式系統，在計算設施（低吞吐量，不支持浮點數）和內存帶寬（有限的存儲、慢內存、微型緩存）方面都有嚴重的限制。因此，手機的自然特征跟蹤在很大程度上被認為是不可行的，直到目前為止也沒有被成功地證明。在本文中，我們提出了第一個完全獨立的自然特征跟蹤系統，該系統能夠在實時幀率（30赫茲）下，僅使用手機內置攝像頭跟蹤自然特征的全部6個自由度。為了充分利用典型AR應用的特點，我們的跟蹤技術只使用事先已知的紋理平面目標，可以用來創建訓練數據集。否則，系統是完全通用的，可以完全自動執行初始化和增量跟蹤。通過研究SIFT和蕨類植物這兩種主要的特征描述方法，我們實現了這一點。在最初發布的版本中，這兩種方法都不適用于手機等低端嵌入式平臺。這些技術的某些方面在當前的一代手機上計算上是不可行的，必須用不同的方法替換，而其他方面可以簡化為以所需的速度、質量和資源消耗水平運行。

我們將所得到的跟蹤技術稱為PhonySIFT和PhonyFerns，以區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）具有正交的優點和缺點。因此，我們將這些方法組合成一個更健壯、更快的混合跟蹤系統。

結束語：

一個應用程序開發出來就是為用戶提供便利的，智慧助手App的開發完成了校園新聞瀏覽、選課、圖書館、校園導航等功能，為大學新生進入大學生活提供便利。實現功能是首要要求，但是用戶體驗也是不能不考慮的問題。應用程序的開發，不僅僅是對要實現功能業務邏輯的了解，還必須對功能模塊接口對接、數據庫結構設計有著明確的認識。最新的Android開發者預覽版是Android P包括了更多的新特性，其中可以通過使用WiFi RTT 進行室內定位。除此之外，高校的信息移動化對于信息安全要求是非常高的，目前只是通過注冊登錄解決這一問題是遠遠不夠的。而且受限于信息安全的問題，智慧助手App只是采取了本地數據庫的方式，保存了部分數據在本地，從功能上來講，是遠遠達不到進入市場的要求的，畢竟用戶需要最新數據。保障數據安全是信息化時代迫切要求，在這方面還需要更多人的努力。

作者簡介：何夢如，1985年9月27日出生，女，漢族，籍貫：湖南長沙，碩士學位，主要研究方向：教育信息化，大學生思想政治教育與學生管理。