CN102521328A - 室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法，包括以下步骤：S1：将室内的CAD地图导入室内定位系统的监控中心；S2：监控中心自动获取导入的当前地图的边界、比例尺和障碍物的坐标；S3：监控中心标识识别障碍物，并将当前地图区域栅格化，并对地图的规格布景色优化；S4：监控中心通过通讯网络记录、存储定位对象携带的电子标签移动的轨迹坐标数据；S5：监控中心采用A*算法优化记录的轨迹数据，记录最优的避障轨迹数据；S6：监控中心按照优化后的轨迹数据进行轨迹点和轨迹线的绘制。与现有技术相比，本发明大幅度提升了轨迹回放的性能，且具有显著的轨迹路径最优选择及智能避障功能。

Description

室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法

技术领域

本发明涉及一种优化方法，特别是涉及一种室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法。

 

背景技术

室内定位系统主要由三部分组成，即通讯网络（如：Zigbee、GPS、WIFI等）、定位对象（人或物）携带的电子标签和监控中心。室内定位系统的工作原理是：定位对象随身携带的电子标签，通过定位系统模块获取其定位信息，并通过通讯网络发送到监控中心，监控中心根据接收到的电子标签的定位信息，将各个定位对象的运行轨迹以符号化的形式显示在电子地图上。通讯网络负责监控中心和移动定位对象之间的数据的传输，是系统的传输装置；电子标签是室内定位系统的重要组成部分，它相当于整个系统的“传感器”，由定位对象随身携带；监控中心是整个定位系统的通信枢纽和业务展示核心，负责接收电子标签的定位信息数据和下发控制指令，同时负责存储标签数据和转发控制命令，为客户端的实时监控和历史回放数据提供数据保障。

室内定位系统在安防、医疗等行业得到广泛应用，其实现的功能也越发得到人们的认可，从而成为各行业的重要管理工具。相关的位置服务包括导航、地域性的广告、库存管控、监狱监控、博物馆导览、以及医院婴儿防盗等。室内定位系统是一个构建于感知物联网的信息监控平台，融合了各种定位技术、无线通讯技术。利用室内定位系统的空间分析功能，可以对人或物体进行的行为进行有效分析，从而实现科学合理的监控调度管理和防盗管理，提高管理效率和管理安全性。

轨迹回放功能作为室内定位系统的一项重要功能，可以在电子地图上重现监控对象的历史运动状态，为各种类型的分析管理提供一个直观的可视化信息支持。常规的轨迹回放的实现都是通过系统软件每隔段时间记录监控对象的位置坐标，然后将这些离散的坐标点直接连接起来，实现轨迹回放功能。然而点点相连，在实际应用中，障碍物重重，如果单一只靠点对点连线，极易发生轨迹穿墙现象，不仅视觉效果差，而且描绘出得轨迹也不合乎常理且极其不科学，给分析管理者带来明显的错误示范，严重影响安防监控管理的效率。

A*算法即A*（A-Star)算法，其是一种静态路网中求解最短路最有效的方法。

公式表示为： f(n)=g(n)+h(n)，其中f(n) 是从初始点经由节点n到目标点的估价函数，g(n) 是在状态空间中从初始节点到n节点的实际代价，h(n)是从n到目标节点最佳路径的估计代价。

A*算法保证找到最短路径（最优解的）条件，关键在于估价函数h(n)的选取，估价值h(n)<= n到目标节点的距离实际值，这种情况下，搜索的点数多，搜索范围大，效率低，但能得到最优解。如果估价值>实际值, 搜索的点数少，搜索范围小，效率高，但不能保证得到最优解。

 

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法，其大幅度提升了轨迹回放的性能，且具有显著的轨迹路径最优选择及智能避障功能。

本发明的技术方案如下：

一种室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法，包括以下步骤：

S1：将室内的CAD地图导入室内定位系统的监控中心；

S2：监控中心自动获取导入的当前地图的边界、比例尺和障碍物的坐标；

S3：监控中心标识识别障碍物，并将当前地图区域栅格化，并对地图的规格布景色优化；

S4：监控中心通过通讯网络记录、存储定位对象携带的电子标签移动的轨迹坐标数据；

S5：监控中心采用A*算法优化记录的轨迹数据，记录最优的避障轨迹数据；

S6：监控中心按照优化后的轨迹数据进行轨迹点和轨迹线的绘制。

较佳地，所述步骤S3进一步包括：

监控中心自动分析当前地图场景，并对地图室内场景进行栅格化，对障碍物的坐标做特别标识；

栅格化时，对于障碍物占地面积不足满格的，监控中心默认为满格；

为避免栅格化障碍物占有面积与其实际面积产生的误差，在系统对地图进行栅格化后，若有明显不合理，系统也支持人工手动调整，以实现对地图规格布景的优化。

较佳地，所述步骤S4进一步包括：

监控中心每隔一段时间会记录一次定位对象携带的电子标签在电子地图上的位置坐标；记录的间隔时间，用户可以根据实际需要自行配置，一般以秒为单位。

较佳地，所述步骤S5进一步包括：

A*算法本身是通过对节点间距离的估价，选出最优路径。即在初始节点时，算法分别向该节点的上、下、左、右四个方向同时进行逐步搜索，分别计算出不同方向到目标节点的距离，算法本身的筛选算法，会逐步比较得出最佳方向，从而形成最佳路径选择；

监控中心结合该算法，在两两节点间选择路径时，会将室内的障碍物节点默认设置为死节点，则在选择路径时，优先判断当前方向是否为死节点，若是则会自动避开这些障碍物，反之，则会根据最短距离的计算，选择得出一个既合理又科学的路径回放轨迹。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一，本发明大幅度提升了轨迹回放的性能，且具有显著的轨迹路径最优选择及智能避障功能。

第二，本发明应用方便，准确度高，实用性强，可广泛应用于各种室内定位系统中，如医院的婴儿防盗系统和精神病人照看系统等。

附图说明

图1为本发明具体实施例一种室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法的流程图；

图2为本发明具体实施例室内定位系统中CAD地图栅格化与轨迹回放避障功能架构图；

图3为未经优化的轨迹回放示意图；

图4为使用本发明具体实施例一种室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法后的轨迹回放示意图。

具体实施方式

下方结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。

实施例

室内定位系统主要由三部分组成，即通讯网络（如：Zigbee、GPS、WIFI等）、定位对象（人或物）携带的电子标签和监控中心。室内定位系统的工作原理是：定位对象随身携带的电子标签，通过定位系统模块获取其定位信息，并通过通讯网络发送到监控中心，监控中心根据接收到的电子标签的定位信息，将各个定位对象的运行轨迹以符号化的形式显示在电子地图上。通讯网络负责监控中心和移动定位对象之间的数据的传输，是系统的传输装置；电子标签是室内定位系统的重要组成部分，它相当于整个系统的“传感器”，由定位对象随身携带；监控中心是整个定位系统的通信枢纽和业务展示核心，负责接收电子标签的定位信息数据和下发控制指令，同时负责存储标签数据和转发控制命令，为客户端的实时监控和历史回放数据提供数据保障。

如图1，一种室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法，包括以下步骤：

S1：将室内的CAD地图导入室内定位系统的监控中心。

S2：监控中心自动获取导入的当前地图的边界、比例尺和障碍物的坐标。

S3：监控中心标识识别障碍物，并将当前地图区域栅格化，并对地图的规格布景色优化。

S4：监控中心通过通讯网络记录、存储定位对象携带的电子标签移动的轨迹坐标数据。

S5：监控中心采用A*算法优化记录的轨迹数据，记录最优的避障轨迹数据。

S6：监控中心按照优化后的轨迹数据进行轨迹点和轨迹线的绘制。

其中，所述步骤S3进一步包括：

监控中心自动分析当前地图场景，并对地图室内场景进行栅格化，对障碍物的坐标做特别标识；

栅格化时，对于障碍物占地面积不足满格的，监控中心默认为满格；

为避免栅格化障碍物占有面积与其实际面积产生的误差，在系统对地图进行栅格化后，若有明显不合理，系统也支持人工手动调整，以实现对地图规格布景的优化。

如监控中心默认某障碍物为全封闭状态，理论上，监控对象无法正常通过，但在实际应用中，该障碍物又恰恰有缺口，可以通过，则可以人工对障碍物进行调整操作。

其中，所述步骤S4进一步包括：

监控中心每隔一段时间会记录一次定位对象携带的电子标签在电子地图上的位置坐标；记录的间隔时间，用户可以根据实际需要自行配置，一般以秒为单位。

其中，所述步骤S5进一步包括：

轨迹数据优化主要是以启发式搜索算法中的A*算法为基础，对记录的两两轨迹坐标点间进行最优最短路径搜索。A* 算法主要用于对定位目标的移动轨迹回放，掌握定位目标的实时情况和记录，提高对定位目标的管理和监督，防止突发情况的发生，如资产设备遭到偷窃、人员区域报警等事件发生。同时，实现基于 A* 算法的智能避障功能，系统可自动识别矢量地图障碍物标识，改进移动节点运动轨迹，使轨迹可以避开障碍物（如墙壁、家具等）表现得更加真实。该算法在室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法中的具体实现方式如下：

A*算法本身是通过对节点间距离的估价，选出最优路径。即在初始节点时，算法分别向该节点的上、下、左、右四个方向同时进行逐步搜索，分别计算出不同方向到目标节点的距离，算法本身的筛选算法，会逐步比较得出最佳方向，从而形成最佳路径选择；

监控中心结合该算法，在两两节点间选择路径时，会将室内的障碍物节点默认设置为死节点，则在选择路径时，优先判断当前方向是否为死节点，若是则会自动避开这些障碍物，反之，则会根据最短距离的计算，选择得出一个既合理又科学的路径回放轨迹。

其中，步骤S6进一步包括：

监控中心按照优化后的轨迹数据进行轨迹点和轨迹线的绘制后，将经过优化的轨迹路径显示出来。用户可以在监控中心，通过选择需要监控的对象姓名、起始时间等，将其移动轨迹在CAD电子地图上加以重现，进行动态回放。室内定位系统中CAD地图栅格化与轨迹回放避障功能架构图见图2。

本实施例中所述优化方法应用方便，准确度高，实用性强，可广泛应用于各种室内定位系统中，如医院的婴儿防盗系统和精神病人照看系统等。未经优化的轨迹回放示意图见图3（黑色横向条状物为障碍物），由该图可以明显看出未采用本发明的优化算法的回放的轨迹，较容易发生轨迹穿墙现象，真实性、实用性很低。优化后的轨迹回放示意图见图4（黑色横向条状物为障碍物），经过本实施例所述优化方法优化后的轨迹路径避免了轨迹穿墙现象，可以明显看出监控的定位对象行走的轨迹，画面更真实合理、准确度更高。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一，本发明大幅度提升了轨迹回放的性能，且具有显著的轨迹路径最优选择及智能避障功能。

第二，本发明应用方便，准确度高，实用性强，可广泛应用于各种室内定位系统中，如医院的婴儿防盗系统和精神病人照看系统等。

本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将室内的CAD地图导入室内定位系统的监控中心；

S2：监控中心自动获取导入的当前地图的边界、比例尺和障碍物的坐标；

S3：监控中心标识识别障碍物，并将当前地图区域栅格化，并对地图的规格布景色优化；

S4：监控中心通过通讯网络记录、存储定位对象携带的电子标签移动的轨迹坐标数据；

S5：监控中心采用A*算法优化记录的轨迹数据，记录最优的避障轨迹数据；

S6：监控中心按照优化后的轨迹数据进行轨迹点和轨迹线的绘制。

2.根据权利要求1所述的室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：

监控中心自动分析当前地图场景，并对地图室内场景进行栅格化，对障碍物的坐标做特别标识；

栅格化时，对于障碍物占地面积不足满格的，监控中心默认为满格；

为避免栅格化障碍物占有面积与其实际面积产生的误差，在系统对地图进行栅格化后，若有明显不合理，系统也支持人工手动调整，以实现对地图规格布景的优化。

3.根据权利要求1所述的室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：

监控中心每隔一段时间会记录一次定位对象携带的电子标签在电子地图上的位置坐标；记录的间隔时间，用户可以根据实际需要自行配置，一般以秒为单位。

4.根据权利要求1所述的室内定位系统中轨迹回放功能的优化方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：

A*算法本身是通过对节点间距离的估价，选出最优路径；即在初始节点时，算法分别向该节点的上、下、左、右四个方向同时进行逐步搜索，分别计算出不同方向到目标节点的距离，算法本身的筛选算法，会逐步比较得出最佳方向，从而形成最佳路径选择；

监控中心结合该算法，在两两节点间选择路径时，会将室内的障碍物节点默认设置为死节点，则在选择路径时，优先判断当前方向是否为死节点，若是则会自动避开这些障碍物，反之，则会根据最短距离的计算，选择得出一个既合理又科学的路径回放轨迹。

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