CN104717278A - 一种标记位置引导方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对无线网络依赖小，引导系统的服务质量更加能得到保障的仅仅在下载软件和地图时才需要连接到网络，在位置标记和引导时完全在手机本地运行程序的标记位置引导方法和系统。方法它包括从网络服务器上下载事先设置好的专用地图及相关的标记数据库；把开始位置加入closed列表中，相对于开始位置的相邻节点有前后左右四个，在数据库中检索开始位置对应的四个节点的状态，并把状态为可移动通道的节点加入到open列表；计算出可移动通道节点与用户寻找的目标节点各自的曼哈顿距离；选取最小的F值，并通过数值表检索出最小F值的路线发送给用户。系统包括实体引导标记，带标记的存储在服务器上的地图和用于使用地图的终端。

Description

一种标记位置引导方法和系统

技术领域

本发明涉及用于手机等智能设备的引导方法和系统，具体是指一种标记位置引导方法和系统。

背景技术

申请日前的现有标记位置引导系统技术特征与优点为：在每个需要作标记位置引导的给定区域，例如停车场、商场、写字楼、医院、学校、展览馆等，建立覆盖完整的无线网络，制作出给定区域地图，手机操作者在使用系统时，手机必须访问给定区域的指定无线网络，指定目标，系统通过判断手机与哪个无线网络接入点推算手机当前所在地点，通过寻路算法得到从手机所在地到达目标的路径并通过图示或者语音引导手机操作者到达目标地。

申请日前的现有标记位置引导系统存在的主要问题为：系统服务地必须由系统服务商建设覆盖完整的无线网络并确保其主体运行正常，一旦网络运行故障，引导系统将失效；而无线网络的带宽和流量是有限的，当用户数量较大的情形下，由于网络拥堵，引导系统的服务质量将无法得到保障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种对无线网络依赖小，引导系统的服务质量更加能得到保障的仅仅在下载软件和地图时才需要连接到网络，在位置标记和引导时完全在手机本地运行程序的标记位置引导方法和系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种标记位置引导方法，它包括如下步骤：

第一步，从网络服务器上下载事先设置好的专用地图及相关的标记数据库；

第二步，先把开始位置加入closed列表中，相对于开始位置的相邻节点有前后左右四个，在数据库中检索开始位置对应的四个节点的状态，并把状态为可移动通道的节点加入到open列表；

第三步，根据公式H＝d(i,j)＝|X1-X2|+|Y1-Y2|，计算出可移动通道节点与用户寻找的目标节点各自的曼哈顿距离；

第四步，开始计算每个节点向目标节点之间的逐步延伸的F/G/H三个参数值，并建立对应的数值表；其中，F是指方块的和值；G是从A点到方块的移动量；H是从方块到B点的估算移动量；

第五步；选取最小的F值，并通过数值表检索出最小F值对应的路线标记柱号发送给用户。

作为优选，所述的步骤一执行之前，服务器端还需要做如下的准备流程：

一)选定需要做标记位置引导的场地区域；

二)建立标记并定义通行半通行面积块；

三)面积块规范化赋值二维坐标形成地图；

四)上传地图到互联网服务器。

作为优选，所述的标记位置引导方法在执行过程中，对应的执行手机端的流程如下：

一)手机用户通过网络下载软件或者地图；

二)用户输入目标位置标记；

三)用户输入当前位置标记；

四)将引导路径以标记号序列提示用户。

为解决上述技术问题，本发明同时提供了一种上述的标记位置引导方法的系统，它包括在每个需要作标记位置引导的给定区域，例如停车场、商场、写字楼、医院、学校、展览馆，建立利于访问者识别其当前所在位置的显著标记，以数字、字母以及二者的结合表示，这些标记必须在给定区域的通行通道上可见，且相邻标记间必须通视；

它还包括将通行通道根据联通特性划分成适当的面积块，然后将这些面积块根据通行特性区分为两类，一类是通行面积块，另一类是半通行面积块，最后通过连续连通形变，保持相对位置不变的前提下，将这些面积块排列成大小相等的方块，置于一个二维坐标系中，并赋予每个通行面积块以坐标，成为保存在互联网可访问到的指定服务器中的地图；

它还包括一个安装有可下载上述地图的客户端；用户通过客户端下载上述地图并使用。

采用上述结构后，本发明具有如下优点：可以让手机操作者仅仅在下载软件和地图时才需要连接到网络，在位置标记和引导时完全在手机本地运行程序，作为服务提供者，他们只需要在给定区域建立显著的利于访问者识别其当前所在位置的显著标记(以数字、字母以及二者的结合表示)，这些标记必须在给定区域的通行通道上可见即可，今后的维护也仅限于修复那些被意外污损的标记。

综上所述，本发明提供了一种对无线网络依赖小，引导系统的服务质量更加能得到保障的仅仅在下载软件和地图时才需要连接到网络，在位置标记和引导时完全在手机本地运行程序的标记位置引导方法和系统。

附图说明

图1是本发明中的服务器端流程图。

图2是本发明中手机端流程图。

图3是实施例中的停车场示意图。

图4是拓扑后的停车场示意图。

图5是停车场的节点定义原则示意图。

图6是停车场的节点图。

图7是实施例中的通道示意图。

图8是系统显示出最佳节点输出柱号的示意图。

图9是open列表示意图。

图10是实施例中展示出两条不同路径时的示意图。

图11是实施例中用户从不同的开始点到终点的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

结合附图，本发明提供了一种标记位置引导方法，它包括如下步骤：

第一步，从网络服务器上下载事先设置好的专用地图及相关的标记数据库；

第二步，先把开始位置加入closed列表中，相对于开始位置的相邻节点有前后左右四个，在数据库中检索开始位置对应的四个节点的状态，并把状态为可移动通道的节点加入到open列表；

第三步，根据公式H＝d(i,j)＝|X1-X2|+|Y1-Y2|，计算出可移动通道节点与用户寻找的目标节点各自的曼哈顿距离；

第四步，开始计算每个节点向目标节点之间的逐步延伸的F/G/H三个参数值，并建立对应的数值表；其中，F是指方块的和值；G是从A点到方块的移动量；H是从方块到B点的估算移动量；

第五步；选取最小的F值，并通过数值表检索出最小F值对应的路线标记柱号发送给用户。

作为优选，所述的步骤一执行之前，服务器端还需要做如下的准备流程：

一)选定需要做标记位置引导的场地区域；

二)建立标记并定义通行半通行面积块；

三)面积块规范化赋值二维坐标形成地图；

四)上传地图到互联网服务器。

作为优选，所述的标记位置引导方法在执行过程中，对应的执行手机端的流程如下：

一)手机用户通过网络下载软件或者地图；

二)用户输入目标位置标记；

三)用户输入当前位置标记；

四)将引导路径以标记号序列提示用户。

本发明同时提供了一种上述的标记位置引导方法的系统，在每个需要作标记位置引导的给定区域，例如停车场、商场、写字楼、医院、学校、展览馆等，建立利于访问者识别其当前所在位置的显著标记(以数字、字母以及二者的结合表示)，这些标记必须在给定区域的通行通道上可见，且相邻标记间必须通视。将通行通道根据联通特性划分成适当的面积块，然后将这些面积块根据通行特性区分为两类，一类是通行面积块，另一类是半通行面积块，最后通过连续连通形变，保持相对位置不变的前提下，将这些面积块排列成大小相等的方块，置于一个二维坐标系中，并赋予每个通行面积块以坐标，成为本方法中的地图，保存在互联网可访问到的指定服务器中。

编制一个可以应用于安卓系统和IOS系统手机或者平板电脑的程序，手机或者平板电脑操作者连接到互联网，访问特定服务器下载所需地图，在需要记住位置的时候启动该程序，该程序可以调用上述地图多个中的一个使得符合手机或者平板电脑操作者当前所在区域(例如某个停车场)，程序提示手机或者平板电脑操作者默认半通行面积块不存在(实际提示文字可以根据不同的给定区域采用适当的表述以便手机或者平板电脑操作者易于理解)，程序接着提示操作者输入其当前所在地点通视可见的已经建立的标记(以数字、字母以及二者的结合表示)，程序将此标记保存(称为目标标记)。操作者在离开此标记所代表的位置后，可以再次开启此程序，选择引导到原标记位置，程序提示操作者输入当前所在地点通视可见的已经建立的标记(称为出发地标记)，当操作者输入后，程序要求操作者选择是否穿过半通行面积块(实际提示文字可以根据不同的给定区域采用适当的表述以便手机或者平板电脑操作者易于理解)，操作者选择后，程序根据操作者的选择决定重置地图中的通行面积块坐标与否，然后采用一种寻路算法计算出可以使得操作者从当前标记所在地到达目标标记所在地的最短通行路径，并以一个标记号序列引导操作者按照此标记号序列在通行通道上依次前行最终到达目标标记所在地。

下面以停车场寻路为实例，对本发明做进一步的详细说明。

停车场寻路系统是用户在载入场地数据后，录入车辆停泊位置的标识柱号记录目标位置；事后通过录入当前位置的标识柱号，运用A星算法寻找该点到车辆停泊位置最短路径的寻路系统。本系统具备数据扩展功能，在用户接收到数据升级信息后，可下载数据文件扩充支持更多的停车场寻路。

寻路的第一步是把地形简化成容易控制的搜索区域。我们可以将搜索区域划分成像素点，作为代替，我们使用方块(4个相邻柱子构成的一个正方形)作为寻路算法的单元。现在让我们基于B3的区域，把B3停车场区域依据柱网划分成多个方块来代表搜索空间

一.节点定义

通道节点的定义：停车场内车辆通行的道路定义为通道节点。

障碍节点的定义：四周墙，周边停车位，电梯和连续隔墙定义为不可以穿越的障碍节点。

半通行节点的定义停车场内，车辆停泊的位置定义为半通行节点，半通行节点在标准情况下，定义不可穿越的障碍节点；在快捷模式下，该节点定义为可通行的通道节点。

二.数据初始化

系统初始化对每一个通道节点对应了“标识柱号”和“引导柱号”2组参数；系统对每一个半通道节点对应“引导柱号”参数，系统对任何障碍节点都没有对应的参数。

例：节点(4,7)周边虽然有4个柱子(33,34,39,40)，我们为其编码对应“标识柱号”(33、34)和“引导柱号”(34)。当用户输入柱号33或34的时候，系统根据对应数据表确定到坐标为(4，7)的唯一节点；当计算结果为坐标为(4，7)的节点，系统输出引导为34号柱子。当计算结果为坐标为(5，7)的(半通道)节点，系统输出引导为34号柱子。

三.案例的数据建立和使用

一个范例的停车场各节点性质、柱号、节点的标志柱号、节点的引导柱号，参见附图，在本案例中，我们默认半通道节点为不可通行的障碍节点，通道状况如通道示意图。

1.系统依据用户输入的“标识柱号”在“TEST-B3-标记柱号对应表”中查询目标节点的坐标位置。

例：用户输入的目标节点柱号33确定坐标为(4，7)

2.用户输入当前“标识柱号”系统在“TEST-B3-标记柱号对应表”中确定用户当前节点的坐标位置，根据2者的节点位置应用A星算法求解获得最佳路径。

例：用户当前位置的节点柱号为46，确定用户当前坐标为(6，9)

A星算法获得最佳路径节点为6,9-6,10-6,11-5,11-4,11-4,10-4,9-4,8-4,7。

3.系统把最佳路径所经过的节点依次累计，根据“TEST-B3-引导柱号对应表”的对应数据显示出他们的“引导柱号”值

例：系统输出显示以上节点的输出柱号依次为46-51-57-56-55-50-45-40-34-33(末尾添加目标柱号)

A星算法思想原理

系统有两个列表：

一个记录下所有被考虑来寻找最短路径的方块(称为open列表)

一个记录下不会再被考虑的方块(成为closed列表)

首先在closed列表中添加当前位置(我们把这个开始点称为点“A”)。然后，把所有与它当前位置相邻的可通行小方块添加到open列表中。

图9是在某一位置时的情景，现在需要判断在这些选项中，哪项才是最短路径，但是它要如何去选择呢？在A星寻路算法中，通过给每一个方块一个和值，该值被称为路径增量。

路径增量

我们将会给每个方块一个G+H和值：

G是从开始点A到当前方块的移动量。所以从开始点A到相邻小方块的移动量为1，该值会随着离开始点越来越远而增大。

H是从当前方块到目标点(我们把它称为点B)的移动量估算值。这个常被称为探视，因为我们不确定移动量(方块的数目)是多少–仅是一个估算值。

现在让我们详细分析下如何计算出G和H值。

关于G值

G是从开始点A到达当前方块的移动量(方块的数目)。

为了计算出G的值，我们需要从它的前继(上一个方块)获取，然后加1。所以，每个方块的G值代表了从点A到该方块所形成路径的总移动量。

例如，图10展示了两条到达不同骨头的路径，每个方块都标有它的G值：关于H值

H值是从当前方块到终点的移动量估算值(方块的数目)。

移动量估算值离真实值越接近，最终的路径会更加精确。如果估算值停止作用，很可能生成出来的路径不会是最短的(但是它可能是接近的)。为了让它更简单，我们将使用“曼哈顿距离方法”d(i，j)＝|xi-xj|+|yi-yj|，它只是计算出距离点B，剩下的水平和垂直的方块数量，略去了障碍物或者不同节点类型的数量。

例如，图11展示了从不同的开始点到终点，去估算H的值：

A星算法运用的案例

既然知道如何计算每个方块的和值(我们将它称为F，等于G+H),我们来看下A星算法的原理。

人会重复以下步骤来找到最短路径：

将方块添加到open列表中，该列表有最小的和值。且将这个方块称为S吧。

将S从open列表移除，然后添加S到closed列表中。

对于与S相邻的每一块可通行的方块T：

如果T在closed列表中：不管它。

如果T不在open列表中：添加它然后计算出它的和值。

如果T已经在open列表中：当我们使用当前生成的路径到达那里时，检查F和值是否更小。如果是，更新它的和值和它的前继。

公式表示为：f(n)＝g(n)+h(n),

其中f(n)是节点n从初始点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。

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。

寻车的路径

人到达停车位置的行程例子。

在下图中，我根据以下内容，列出了公式F＝G+H中的每项值：

F(方块的和值)：

G(从A点到方块的移动量)：

H(从方块到B点的估算移动量):

同时，箭头指示了到达相应方块的移动方向。

最后，在每一步中，用红色方块表示closed列表，用绿色方块表示open列表。

选择前面的“B3停车场”案例，相对应的数据表

数据初始化，由于是标准模式半通道节点的状态在此模式下等于障碍节点，所以“TEST-B3-通道节点表”内的坐标为全部的通道节点，剩余的其他坐标为障碍节点。

首先输入目标位置的标志柱号“33”，在“TEST-B3-标记柱号对应表”中查询33柱号对应的目标节点的坐标位置是(4,7)；

然后输入当前位置的标志柱号“46”，在“TEST-B3-标记柱号对应表”中查询46柱号对应的当前节点的坐标位置是(6,9)。

第一步

第一步，先把开始位置(6，9)加入closed列表中，相对于开始位置(6，9)的相邻节点有(5,9)(7,9)(6,10)(6,8)4个，在“TEST-B3-通道节点表”内只存在(6,10)(6,8)说明只有这2个方向可以移动的通道，其他2个为障碍节点，我们把(6,10)(6,8)加入open列表。

close	open
		6,9	6,10
	6,8

计算出他们与目标节点各自的曼哈顿距离。H＝d(i,j)＝|X1-X2|+|Y1-Y2|

目标坐标	当前坐标	F	G	H
						4,7	6,10	6	1	5
4,7	6,8	4	1	3

第二步

我们选择了F和值最小的方块(6,8)，把它添加到closed列表中，然后在“TEST-B3-通道节点表”检索它的相邻节点，只找到节点(6,7)，我们把(6,7)加入open列表。

close	open
		6,9	6,7
6,8

开始计算F/G/H

目标坐标	当前坐标	F	G	H
						4,7	6,7	4	2	2

第三步

节点(6,7)在“TEST-B3-通道节点表”检索的相邻节点在只有一个(6,6)，加入open列表

close	open
		6,9	6,6
6,8
		6,7

计算F/G/H

目标坐标	当前坐标	F	G	H
						4,7	6,6	6	3	3

继续重复之前的步骤，到达节点(4,1)

close	open
		6,9	4,2
6,8	3,1
		6,7
6,5
		6,4
6,3
		6,2
6,1
		5,1
4,1

计算出他们与目标节点各自的曼哈顿距离。

目标坐标	当前坐标	F	G	H
						4,7	4,2	16	11	5
4,7	3,1	18	11	7

我们选择了F和值最小的方块(4,2)，把它添加到closed列表中。

继续重复之前的步骤，到达节点(4,6)

close	open
		6,9	4,7
6,8
		6,7
6,5
		6,4
6,3
		6,2
6,1
		5,1
4,1
		4,2
4,3
		4,4
4,5
		4,6

现在目标方块在open列表中了，我们把它添加到closed列表中。得到了本条路线的F和值＝16

目标坐标	当前坐标	F	G	H	引导柱号
						4,7	6,8	4	1	3
4,7	6,7	4	2	2
						4,7	6,6	6	3	3
4,7	6,5	8	4	4
						4,7	6,4	10	5	5
4,7	6,3	12	6	6
						4,7	6,2	14	7	7
4,7	6,1	16	8	8
						4,7	5,1	16	9	7
4,7	4,1	16	10	6
						4,7	4,2	16	11	5
4,7	4,3	16	12	4
						4,7	4,4	16	13	3
4,7	4,5	16	14	2
						4,7	4,6	16	15	1
4,7	4,7	16	16	0

显然我们绕进了远路。在最坏情况下，实际上A星算法会遍历场景中的每一个点，所以保证了只要存在可行解，就可以取到最佳路径，其本质类似于广度搜索。

第四步

现在我们选择起始的另外1条路径(6,10)，把它添加到closed列表中，照上面的方向前进。在“TEST-B3-通道节点表”检索它的相邻节点，只找到节点(6,11)，将其加入open列表。

close	open
		6,9	6,11
6,10

计算F/G/H

目标坐标	当前坐标	F	G	H
						4,7	6,11	8	2	6

依次类推，到达节点(4,7)，把它添加到closed列表中。

close	open
		6,9
6,10
		6,11
5,11
		4,11
4,10
		4,9
4,8
		4,7

得到了本条路线的F和值＝8

目标坐标	当前坐标	F	G	H	引导柱号
						4,7	6,10	6	1	5
4,7	6,11	8	2	6
						4,7	5,11	8	3	5
4,7	4,11	8	4	4
						4,7	4,10	8	5	3
4,7	4,9	8	6	2
						4,7	4,8	8	7	1
4,7	4,7	8	8	0

和刚刚的那条16步的路径比较，这条8步的显然是短路径；然后，算法要做的所有事情就是返回，计算出最终的路径！

第五步

依据计算出最终的路径，查照“TEST-B3-引导柱号对应表”的结果

当前坐标	引导柱号
		6,10	51
6,11	57
		5,11	56
4,11	55
		4,10	50
4,9	45
		4,8	40
4,7	34

我们得到了最佳路线(当前标记柱号)46-51-57-56-55-50-45-40-34-33(末尾添加目标柱号)。

PS:本案例较小，如F和值最小有2条或以上的路线，系统随机提供其中一条。

第六步-补充点

对于多楼层的停车场地，我们在对场地内的各层柱号进行编号时，已确认其为不重复的号码。用户在输入的停车位置柱号完毕时，屏幕上部就一直显示用户停放的楼层提示文字。用户使用寻车功能，输入的当前标志柱号系统先确定用户车辆停放的楼层和用户当前位置的楼层是否一致。两者一致，直接A星计算路线；如两者不一致，提示用户先到达正确的楼层，同时给出当前位置到最近的电梯位置路径，在用户确认到达正确楼层后给出该点到达用户停车位置的最佳路线。

第七.附表

以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种标记位置引导方法，其特征在于：它包括如下步骤：

第一步，从网络服务器上下载事先设置好的专用地图及相关的标记数据库；

第二步，先把开始位置加入closed列表中，相对于开始位置的相邻节点有前后左右四个，在数据库中检索开始位置对应的四个节点的状态，并把状态为可移动通道的节点加入到open列表；

第三步，根据公式H＝d(i,j)＝|X1-X2|+|Y1-Y2|，计算出可移动通道节点与用户寻找的目标节点各自的曼哈顿距离；

第四步，开始计算每个节点向目标节点之间的逐步延伸的F/G/H三个参数值，并建立对应的数值表；其中，F是指方块的和值；G是从A点到方块的移动量；H是从方块到B点的估算移动量；

第五步；选取最小的F值，并通过数值表检索出最小F值对应的路线标记柱号发送给用户。

2.根据权利要求1所述的标记位置引导方法，其特征在于：所述的步骤一执行之前，服务器端还需要做如下的准备流程：

一)选定需要做标记位置引导的场地区域；

二)建立标记并定义通行半通行面积块；

三)面积块规范化赋值二维坐标形成地图；

四)上传地图到互联网服务器。

3.根据权利要求1所述的标记位置引导方法，其特征在于：所述的标记位置引导方法在执行过程中，对应的执行手机端的流程如下：

一)手机用户通过网络下载软件或者地图；

二)用户输入目标位置标记；

三)用户输入当前位置标记；

四)将引导路径以标记号序列提示用户。

4.一种采用权利要求1所述的标记位置引导方法的系统，其特征在于：它包括在每个需要作标记位置引导的给定区域，例如停车场、商场、写字楼、医院、学校、展览馆，建立利于访问者识别其当前所在位置的显著标记，以数字、字母以及二者的结合表示，这些标记必须在给定区域的通行通道上可见，且相邻标记间必须通视；

它还包括将通行通道根据联通特性划分成适当的面积块，然后将这些面积块根据通行特性区分为两类，一类是通行面积块，另一类是半通行面积块，最后通过连续连通形变，保持相对位置不变的前提下，将这些面积块排列成大小相等的方块，置于一个二维坐标系中，并赋予每个通行面积块以坐标，成为保存在互联网可访问到的指定服务器中的地图；

它还包括一个安装有可下载上述地图的客户端；用户通过客户端下载上述地图并使用。