CN103292805B - 一种室内导航系统及其室内导航方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种室内导航系统及其室内导航方法,包括系统管理客户端、位置及导航服务器、移动终端、布置在室内各个导航目标位置上的二维码标签、数据库服务器,其中,所述二维码标签的二维码标识信息与目标位置信息绑定后存储在数据库服务器内,所述系统管理客户端连接数据库服务器,所述数据库服务器连接位置及导航服务器,位置及导航服务器与移动终端无线通信,移动终端能扫描各个导航目标位置的二维码标签。本发明是基于二维码实现室内定位,解决现有技术室内定位不准确的问题,提高室内定位的精确度;根据颜色序列的指引进行导航,以改善室内导航系统的合理性与普及性。<!--1-->
Description
技术领域
本发明涉及导航技术领域,具体地指一种室内导航系统及其室内导航方法。
背景技术
随着现代通信技术和无线网络的快速发展,有越来越多的场合需要基于位置的服务,人们对定位与导航的需求日益增大。目前,公知的室外导航(如GPS)技术已经成熟,因GPS(GlobalPositioningSystem,全球定位系统)无法在室内正常工作,所以GPS技术不能有效地被利用到室内。迄今为止,欧航局通过加速器、螺旋仪传感器、本地无线局域网以及相关建筑的电脑数据模型研究出的室内导航系统不够轻便,投入成本较大,不具有普及性和便利性;对谷歌地图而言,70%的定位服务都是通过Wi-Fi(能够将个人电脑、手持设备等终端以无线方式互相连接的技术)定位来实现的,但因Wi-Fi因素影响定位的精度而有待于完善;有一项专利号为“CN101984643A”的中国专利,公开了“一种具备室内导航功能的移动终端及室内导航方法”,该方法是根据移动终端行进的距离、方向信息和大气压力信息,得出移动终端在室内的三维立体位置信息从而实现室内立体导航,但随着楼层的高低,大气压力的变化会影响导航的准确性;RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)技术是结合天线、标签和解读器来识别数据的,但设计成本较高,易受金属材料、水等物质的影响而导致识别失败或识别错误;近场通信(NFC)通过芯片、天线和一些软件的组合,能实现10厘米范围内的电子身份识别或数据传输,但是它的数据传输率较低,且应用设备必须具备NFC芯片,故这种方式具有一定的局限性,未完全普及;百度地图新增了室内地图的功能,只能显示室内平面的信息,无法为用户提供更多的位置服务和导航服务。由此可见,室外定位系统和无线电波等技术应用于室内导航将面临导航精度的问题,室外导航的误差是室内导航应用所不能接受的;其次,基于Wi-Fi热点和基站所设计的室内导航系统的稳定性和准确性有待提高;
因此,目前本领域比较重要的问题是:如何改进室内定位的方法,如何研发出易于实施的室内导航系统。
参考文件:NilsJ.Nilsson著.郑扣根,庄越挺译.人工智能[M].北京:机械工业出版社,2000:86~88页(该文件中详细记载了当前位置的位置信息和目标位置的位置信息得到当前位置到目标位置的导航路径的导航算法)
发明内容
本发明的目的就是要提供一种室内导航系统及其室内导航方法,该系统和方法能在室内复杂场景下实现精确导航。
为实现此目的,本发明所设计的室内导航系统,其特征在于:它包括系统管理客户端、位置及导航服务器、移动终端、布置在室内各个导航目标位置上的二维码标签、数据库服务器,其中,所述二维码标签的二维码标识信息与目标位置信息绑定后存储在数据库服务器内,所述系统管理客户端连接数据库服务器,所述数据库服务器连接位置及导航服务器,位置及导航服务器与移动终端无线通信,移动终端能扫描各个导航目标位置的二维码标签。
所述位置及导航服务器与移动终端之间通过2G(2rd-generation第二代手机通信技术)、3G(3rd-generation,第三代移动通信技术)或Wi-Fi无线通信。
所述各个导航目标位置上的二维码标签具有统一的二维码编码格式。
所述移动终端为智能手机、平板电脑或谷歌眼镜。
一种利用上述室内导航系统的室内导航方法,其特征在于,它包括如下步骤:
步骤1:在室内场景中的各个目标位置设置二维码标签,所述各个目标位置的二维码标签分别具有唯一的二维码标识信息;
步骤2:将室内场景中各个目标位置的位置信息与对应的二维码标签的二维码标识信息绑定后存储在数据库服务器内,同时,还将室内场景中各个目标位置的名称信息存储在数据库服务器内,同时建立室内场景中各个目标位置的位置信息与名称信息的映射;
步骤3:在室内场景的各个路径上着色,着色时保证以每个路口为中心点,围绕路口的各条道路具有不同的颜色;并绘制室内场景的电子地图,绘制电子地图时,确保电子地图中各个二维码标签所代表的目标位置与实际的室内场景一致,同时确保电子地图中各条道路上的颜色与实际的室内场景一致,然后将该电子地图储存到系统管理客户端中;
步骤4:在实际的室内场景中用移动终端扫描位于当前位置处的二维码标签,移动终端通过位置及导航服务器向数据库服务器发送二维码标签查询信息,数据库服务器接收到该二维码标签查询信息后,将上述二维码标签所对应的位置信息发送给位置及导航服务器;
步骤5:在移动终端上输入导航目标位置所对应的名称信息,并通过位置及导航服务器3传输给数据库服务器;数据库服务器根据该名称信息确定导航目标位置的位置信息,并将该导航目标位置的位置信息传输给位置及导航服务器,此时,位置及导航服务器从系统管理客户端调取电子地图,并在电子地图上根据当前位置的位置信息和目标位置的位置信息通过常规导航算法得到当前位置到目标位置的导航路径,另外,根据该导航路径得到导航路径所对应的道路颜色序列;
步骤6:所述位置及导航服务器将上述导航路径和对应的道路颜色序列发送给移动终端供人们进行导航参考。
它还包括步骤7,当室内场景中的目标位置的名称信息发生变更时,通过系统管理客户端将变更信息传输给数据库服务器。
所述步骤5中,根据当前位置的位置信息和目标位置的位置信息通过如下公式得到当前位置到目标位置的导航路径:
f(n)=g(n)+h(n)
其中,将室内场景的所有道路划分为多个方格,每个方格对应一个节点n,f(n)为从当前位置经由某个节点n到目标位置的估价函数,g(n)为状态空间中从当前位置到上述节点n的实际代价,h(n)为从上述节点n到目标位置最佳路径的估计代价。
所述电子地图为CAD(ComputerAidedDesign,计算机辅助设计)格式地图。
所述各个目标位置的名称信息包括省区代码、城市代码、建筑物代码、楼层代码、分区代码、坐标代码、地点简介或网址信息。
本发明是基于二维码实现室内定位,解决现有技术室内定位不准确的问题,提高室内定位的精确度;根据颜色序列的指引进行导航,以改善室内导航系统的合理性与普及性。
与现有技术相比,本发明解决了现有的室外导航技术在室内不能定位的问题,在大型商场、地下停车场、地铁站、火车站、酒店或飞机场等错综复杂的建筑物内能进行精准定位,相比现有的室内定位技术,误差更小;本发明能提供由颜色序列和导航路径组合而成的行进方向指引,用户能依据这个行进方向进行有效的室内导航;另外,本发明不需安装额外的设备,不需提供额外的芯片,相比现有的导航系统,本发明易于实施,成本低廉;在方位不太明确时,本发明能快速引导用户根据颜色序列和导航路径及时准确到达目的地,为用户带来便捷;当用户处于危急环境中时,本发明能为用户提供最佳安全通道,让用户快速到达安全出口,摆脱困境;本发明丰富了现有的导航技术体系下的功能,能根据用户的位置为用户提供与位置相关的信息服务。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
其中,1—系统管理客户端、2—数据库服务器、3—位置及导航服务器、4—移动终端、5—二维码标签。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
本发明设计的室内导航系统,它包括系统管理客户端1、位置及导航服务器3、移动终端4、布置在室内各个导航目标位置上的二维码标签5、数据库服务器2,其中,所述二维码标签5的二维码标识信息与目标位置信息绑定后存储在数据库服务器2内,所述系统管理客户端1连接数据库服务器2,数据库服务器2连接位置及导航服务器3,位置及导航服务器3与移动终端4无线通信,移动终端4能扫描各个导航目标位置的二维码标签5。
上述技术方案中,位置及导航服务器3与移动终端4之间通过2G、3G或Wi-Fi无线通信。
上述技术方案中,各个导航目标位置上的二维码标签5具有统一的二维码编码格式。
上述技术方案中,移动终端4为智能手机、平板电脑或谷歌眼镜。
上述技术方案中,位置及导航服务器3用于提供移动终端4和数据库服务器2之间的通信接口,并根据数据库服务器2中返回的当前位置和目标位置进行导航路径计算。
一种利用上述室内导航系统的室内导航方法,包括如下步骤:
步骤1:在室内场景中的各个目标位置设置二维码标签5,各个目标位置的二维码标签5分别具有唯一的二维码标识信息;
步骤2:将室内场景中各个目标位置的位置信息(即坐标信息)与对应的二维码标签5的二维码标识信息绑定后存储在数据库服务器2内,同时,还将室内场景中各个目标位置的名称信息存储在数据库服务器2内,同时建立室内场景中各个目标位置的位置信息与名称信息的映射;
步骤3:在室内场景的各个路径上着色,着色时保证以每个路口为中心点,围绕路口的各条道路具有不同的颜色;并绘制室内场景的电子地图,绘制电子地图时,确保电子地图中各个二维码标签5所代表的目标位置与实际的室内场景一致,同时确保电子地图中各条道路上的颜色与实际的室内场景一致,然后将该电子地图储存到系统管理客户端1中;
步骤4:在实际的室内场景中用移动终端4扫描位于当前位置处的二维码标签5,移动终端4通过位置及导航服务器3向数据库服务器2发送二维码标签查询信息,数据库服务器2接收到该二维码标签查询信息后,将上述二维码标签5所对应的位置信息发送给位置及导航服务器3;
步骤5:在移动终端4上输入导航目标位置所对应的名称信息,并通过位置及导航服务器3传输给数据库服务器2;数据库服务器2根据该名称信息确定导航目标位置的位置信息,并将该导航目标位置的位置信息传输给位置及导航服务器3,此时,位置及导航服务器3从系统管理客户端1调取电子地图,并在电子地图上根据当前位置的位置信息和目标位置的位置信息通过常规导航算法得到当前位置到目标位置的导航路径,另外,根据该导航路径得到导航路径所对应的道路颜色序列;
步骤6:所述位置及导航服务器3将上述导航路径和对应的道路颜色序列发送给移动终端4供人们进行导航参考。
步骤7,当室内场景中的目标位置的名称信息发生变更时,通过系统管理客户端1将变更信息传输给数据库服务器2。上述系统管理客户端1采用RMI(RemoteMethodInvocation,远程方法调用)技术进行数据库服务器2中的数据更新。
上述技术方案的步骤5中,根据当前位置的位置信息和目标位置的位置信息通过如下公式得到当前位置到目标位置的导航路径:
f(n)=g(n)+h(n)
其中,将室内场景的所有道路划分为多个方格,每个方格对应一个节点n,f(n)为从当前位置经由某个节点n到目标位置的估价函数,g(n)为状态空间中从当前位置到上述节点n的实际代价,h(n)为从上述节点n到目标位置最佳路径的估计代价。算法详见文献NilsJ.Nilsson著.郑扣根,庄越挺译.人工智能[M].北京:机械工业出版社,2000:86~88页
上述技术方案中,所述电子地图为CAD格式地图。所述各个目标位置的名称信息包括省区代码、城市代码、建筑物代码、楼层代码、分区代码、坐标代码、地点简介或网址信息。人们在移动终端中输入上述信息即可实现目标位置的名称检索,同时确定目标位置的坐标信息。
上述技术方案中,室内场景的地图以建筑物CAD文件形式存储在系统管理客户端1,把CAD文件里的线条看作是若干节点的集合,然后存储这些节点的坐标;服务器端对处理后的CAD文件提取节点坐标信息,并将节点坐标信息保存为文本格式;根据移动终端的导航请求,服务器端将室内地图文本发送给移动终端4,移动终端4通过openGL(OpenGraphicsLibrary)把文本信息转化为室内地图,并展现在移动终端4的显示屏上。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种利用室内导航系统的室内导航方法,所述室内导航系统,它包括系统管理客户端(1)、位置及导航服务器(3)、移动终端(4)、布置在室内各个导航目标位置上的二维码标签(5)、数据库服务器(2),其中,所述二维码标签(5)的二维码标识信息与目标位置信息绑定后存储在数据库服务器(2)内,所述系统管理客户端(1)连接数据库服务器(2),所述数据库服务器(2)连接位置及导航服务器(3),位置及导航服务器(3)与移动终端(4)无线通信,移动终端(4)能扫描各个导航目标位置的二维码标签(5);
其特征在于,利用上述室内导航系统的室内导航方法包括如下步骤:步骤1:在室内场景中的各个目标位置设置二维码标签(5),所述各个目标位置的二维码标签(5)分别具有唯一的二维码标识信息;
步骤2:将室内场景中各个目标位置的位置信息与对应的二维码标签(5)的二维码标识信息绑定后存储在数据库服务器(2)内,同时,还将室内场景中各个目标位置的名称信息存储在数据库服务器(2)内,同时建立室内场景中各个目标位置的位置信息与名称信息的映射;
步骤3:在室内场景的各个路径上着色,着色时保证以每个路口为中心点,围绕路口的各条道路具有不同的颜色;并绘制室内场景的电子地图,绘制电子地图时,确保电子地图中各个二维码标签(5)所代表的目标位置与实际的室内场景一致,同时确保电子地图中各条道路上的颜色与实际的室内场景一致,然后将该电子地图储存到系统管理客户端(1)中;
步骤4:在实际的室内场景中用移动终端(4)扫描位于当前位置处的二维码标签(5),移动终端(4)通过位置及导航服务器(3)向数据库服务器(2)发送二维码标签查询信息,数据库服务器(2)接收到该二维码标签查询信息后,将上述二维码标签(5)所对应的位置信息发送给位置及导航服务器(3);
步骤5:在移动终端(4)上输入导航目标位置所对应的名称信息,并通过位置及导航服务器(3)传输给数据库服务器(2);数据库服务器(2)根据该名称信息确定导航目标位置的位置信息,并将该导航目标位置的位置信息传输给位置及导航服务器(3),此时,位置及导航服务器(3)从系统管理客户端(1)调取电子地图,并在电子地图上根据当前位置的位置信息和目标位置的位置信息通过常规导航算法得到当前位置到目标位置的导航路径,另外,根据该导航路径得到导航路径所对应的道路颜色序列;
步骤6:所述位置及导航服务器(3)将上述导航路径和对应的道路颜色序列发送给移动终端(4)供人们进行导航参考;
所述步骤5中,根据当前位置的位置信息和目标位置的位置信息通过如下公式得到当前位置到目标位置的导航路径:
f(n)=g(n)+h(n)
其中,将室内场景的所有道路划分为多个方格,每个方格对应一个节点n,f(n)为从当前位置经由某个节点n到目标位置的估价函数,g(n)为状态空间中从当前位置到上述节点n的实际代价,h(n)为从上述节点n到目标位置最佳路径的估计代价。
2.根据权利要求1所述的室内导航方法,其特征在于:所述位置及导航服务器(3)与移动终端(4)之间通过2G、3G或Wi-Fi无线通信。
3.根据权利要求1所述的室内导航方法,其特征在于:所述各个导航目标位置上的二维码标签(5)具有统一的二维码编码格式。
4.根据权利要求1所述的室内导航方法,其特征在于:所述移动终端(4)为智能手机、平板电脑或谷歌眼镜。
5.根据权利要求1所述的室内导航方法,其特征在于:它还包括步骤7,当室内场景中的目标位置的名称信息发生变更时,通过系统管理客户端(1)将变更信息传输给数据库服务器(2)。
6.根据权利要求1所述的室内导航方法,其特征在于:所述电子地图为CAD格式地图。
7.根据权利要求1所述的室内导航方法,其特征在于:所述各个目标位置的名称信息包括省区代码、城市代码、建筑物代码、楼层代码、分区代码、坐标代码、地点简介或网址信息。
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Study of Location and Navigation Services in Complex Indoor Scenes Based on the Android Mobile Computing Platform;Yucheng Guo et al.;《IEEE CONFERENCE PUBLICATIONS:2012 11th International Symposium on Distributed Computing and Applications to Business,Engineering & Science》;20121231;91-93 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN103292805A (zh) | 2013-09-11 |
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