CN106652548A - 基于无网络条件下的地下车库导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无网络条件下的地下车库导航方法，包括以下步骤，S1：采用智能终端扫描二维码，获取车库电子地图信息和终点编码，所述智能终端安装有车库导航电子地图应用程序；S2：采用智能终端再次扫描二维码，获取起点编码；S3：根据步骤S1和步骤S2得到的起点编码、终点编码和车库电子地图，车库导航电子地图应用程序进行路线规划；S4：结合智能终端，实现无网络导航。有益效果：为人们在车库中实现路线规划，方便人们在车库中找车，提供了方便；该方法实施方式简单，成本低，在车库内实现路线规划和实时导航时，无需网络，使用方便，解决了在车库内无网络无信号的缺陷。

Description

基于无网络条件下的地下车库导航方法

技术领域

本发明涉及地下车库无网络导航技术领域，具体的说是一种基于无网络条件下的地下车库导航方法。

背景技术

随着人们的生活水平的提高，汽车已经成为人们出行的交通工具，但是伴随着车辆的增多，在出行量比较多的时候，地下车库太小不能满足人们的需求，所以现在的地下车库规模都非常大。

但是随着车库的规模的增大，这给人们在车库中的活动造成了极大地影响，例如：人们停车后寻找车库人行出口、或者人们离开时找车，都非常困难。

由于车库占地面积大、汽车车辆多，造成人们视野范围小；并且车库内建筑单一，无明显标志，容易发生迷路；汽车造型差别小，车库光线暗，寻找汽车困难，费时费力。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于无网络条件下的地下车库导航方法，将车库绘制成电子地图并保存在智能终端内，通过编码确认起点和终点，制定最短路径线路，节约时间，方便人们在车库中寻找车辆。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于无网络条件下的地下车库导航方法，其关键在于：包括以下步骤，

S1：采用智能终端扫描二维码，获取车库电子地图信息和终点编码，所述智能终端安装有车库导航电子地图应用程序；

S2：采用智能终端再次扫描二维码，获取起点编码；

S3：根据步骤S1和步骤S2得到的起点编码、终点编码和车库电子地图，车库导航电子地图应用程序进行路线规划；

S4：结合智能终端，实现无网络导航。

进一步地，所述步骤S1和S2所述二维码生成的具体方法为：

A1：手绘车库二维模型；

A2：建立车库电子地图；

A3：车库导航电子地图应用程序服务器自动将步骤A2得到的车库电子地图分成N个区，并对每个区进行编号；

A4：所述服务器将所述N个区生成为N个二维码，且每一个二维码包括一个编码信息和所述车库电子地图信息；

A5：N个所述二维码一一对应张贴在所述N个区内。

再进一步地，所述步骤A1建立二维模型的具体步骤为：

A11：以车库内任意一点为原点，建立坐标系；

A12：对车库墙体转折点、车辆进出口点、人行进出口点、人行车行道边缘点、车库柱头边缘点、车位边缘点进行坐标标注，形成车库车库坐标图；

A13：根据步骤A12得到的车库车库坐标图，确定车库轮廓、车辆进出口宽度和位置、人行进出口宽度和位置、人行车行道宽度及轨迹、车库柱头占地面积和位置、车位的分布和占地面积，得到车库分布图；

A14：根据步骤A13得到的车库分布图，按照一定的缩放比例，人为绘制成二维模型。

再进一步地，所述步骤A2建立电子地图的具体方法为：

A21：服务器基于安卓系统软件开发包，新建一个视图；

A22：将步骤A1得到的车库车库坐标图和车库分布图数据导入所述开发包，形成车库轮廓、人行进出口、车辆进出口、人行车行道、车库柱头、车位的电子模块；

A23：服务器将所述电子模块绘制在所述视图上，得到车库电子地图。

再进一步地，设所述车库电子地图为集合G，G＝(V，E)，其中E为关系节点，V包括已知集合S和未知集合U，其中已知集合S中包含的是已求出最短路径的节点集合，未知集合U包含的是未确定最短路径的节点集合，所述步骤S3中路线规划具体步骤为：

S31：根据起点编码确定起始节点v，终点编码确定终点节点v0，并在所述车库电子地图上标注出来；

S32：根据所述起始节点v、终点节点v0确定所有所述起始节点v到所述终点节点v0的路线以及所有路线涉及的路径节点；

S33：初始时，设已知集合S＝(v)，中间节点和起始节点重合，则初始中间节点为v，则起始节点到中间节点的距离为0；

S34：从未知集合U中选取一个与中间节点的路径最短的路径节点，并加入已知集合S中，则确定了所述起始节点v到该路径节点的最短路径，并且将该路径节点作为新的中间节点；

S35：设起始节点v经步骤S34确定的新的中间节点到未知集合U中任意点u的路径距离为第一路径距离，起始节点v不经步骤S34确定的新的中间节点到未知集合U中对应任意点u的路径距离为第二路径距离；比较第一路径距离和第二路径距离的大小，若第一路径距离小于第二路径距离，则将起始节点v到该任意点u的最短路径距离由原来的第二路径距离替换成第一路径距离；否则保持第二路径距离不变；

S36：判断已知集合S中的节点是否包括全部的路径节点、起始节点和终点节点，若是，确定最短路径距离，并在所述车库电子地图上标注出该最短路径距离路线；否则，返回步骤S34。

再进一步描述，无网络导航的具体方法为：

S41：智能终端通过加速度传感器实时采集用户步数；

S42：对用户的步长进行估算，结合步骤S41得到的步数得到用户位移；

S43：智能终端通过惯性传感器，获取用户的移动方向，结合步骤S42得到的位移实现实时导航。

再进一步描述，通过加速度传感器实时采集用户步数的具体方法为：

S41a：用户携带智能终端，智能终端的加速度传感器实时采集用户行走时的三轴加速度值，得到三轴加速度变化曲线；

S41b：对步骤S41a得到的三轴加速度值建立加速度模型，提取加速度模型和行走步数的特征值；

S41c：智能终端的加速度传感器再次检测到加速度值时，将该加速度值输入到步骤S41b中的加速度模型，根据加速度模型和行走步数的特征值，得到用户行走步数。

再进一步描述，步长估算的具体公式为：

其中，l为步长；h为行走时臀部的上升最高高度，可对Z轴方向的加速度进行两次积分得到；A_max为Z轴方向上一步的最大加速度；A_min为Z轴方向上一步的最小加速度；n为用户行走步数；k为单位转换向量。

本发明的有益效果：汽车驾驶员可通过扫描张贴在车库内的二维码获取车库电子地图、汽车停放点信息，当驾驶员取车时，可再次扫描二维码，获取当前驾驶员所在位置，设当前位置为起始点，汽车停放点为终点位置，导航电子地图应用程序自动规划路线，使路线的路径距离最短，为人们在车库中实现路线规划，方便人们在车库中找车，提供了方便；跟随规划路线上行走时，智能终端还可以实时导航，并且当用户行走方向发生错误时，可以通过再次扫面二维码，实现地图重构，重新实现导航。该方法实施方式简单，成本低，只需要对车库进行一次地图绘制，即可长久使用，整在车库内实现路线规划和实时导航无需网络，快捷方便，成本低，使用方便，省时省力。

附图说明

图1是本发明的基于无网络条件下的地下车库导航方法流程图；

图2是本发明的二维码生成流程图；

图3是本发明的车库二维模型建立方法流程图；

图4是本发明的车库电子地图建立方法流程图；

图5是本发明的最短路径距离路线规划方法流程图；

图6是车库电子地图抽象带权有向示意图；

图7是本发明的三轴加速度变化曲线示意图；

图8是本发明的用户步行下肢变化状态图；

图9是本发明的导航示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

从图1可以看出，一种基于无网络条件下的地下车库导航方法，包括以下步骤：

S1：采用智能终端扫描二维码，获取车库电子地图信息和终点编码，所述智能终端安装有车库导航电子地图应用程序；

在本实施例中，该库导航电子地图应用程序设置有二维码扫描页面，车库电子地图页面，功能包括查看地图图标、删除起点编码、删除终点编码、标记起点位置、标记终点位置和查看路线等。当点击标记终点位置或起点位置时，为了分别获取终点位置和当期行人位置(即起点位置)，这时跳到扫描二维码界面。点击规划路线时，从起点到终点画出一条路线，并标出起点位置和终点位置。

S2：采用智能终端再次扫描二维码，获取起点编码；

其中，结合图2可以看出，二维码生成的具体方法为：

A1：手绘车库二维模型；

在本实施例中，结合图3可以看出，建立二维模型的具体步骤为：

A11：以车库内任意一点为原点，建立坐标系；

A12：对车库墙体转折点、车辆进出口点、人行进出口点、人行车行道边缘点、车库柱头边缘点、车位边缘点进行坐标标注，形成车库车库坐标图；

根据车库墙体转折点可以构建出车库大致轮廓；根据车辆进出口点、人行进出口点的坐标，可以确定起点位置；人行车行道边缘点可以构建人行车行道宽度和轨迹，根据车库柱头边缘点和车位边缘点可以确定车库柱头、车位的占地面积和轮廓。

A13：根据步骤A12得到的车库车库坐标图，确定车库轮廓、车辆进出口宽度和位置、人行进出口宽度和位置、人行车行道宽度及轨迹、车库柱头占地面积和位置、车位的分布和占地面积，得到车库分布图；

其中每个实体都有个标识，单个元素用“|”隔开，单个元素的各个属性用“|”隔开，例如：

Head:20029,0,88,173,114,189|20030,0,188,173,214,189

Head代表柱头标识，20029代表柱头id，0表示真实柱头，1表示虚拟柱头，88,173,114,189柱头左上角坐标和柱头右下角坐标。

解析二维码，同样也是基于ZXing的开源项目，对扫描的结果进行解析，封装成我们应用程序中的Model类，为我们后期的地图重构提供了数据来源，Model类分为两种：

用于画图确定坐标的普通实体类。

用于规划路径和设计导航的关系数据；关系数据格式如下：

10001,10002,245,0|10002,10003,204,1

10001,10002是交叉点id，245是交叉点之间的距离，0是从10001到10002的方向。

将地图上多个交叉点的抽象为带权有向图，具体见图6。

A14：根据步骤A13得到的车库分布图，按照一定的缩放比例，人为绘制成二维模型。

A2：建立车库电子地图；结合图4可以看出，建立车库电子地图的具体方法为：

A21：服务器基于安卓系统软件开发包，新建一个视图；

在具体实施过程中，开发包的开发环境及平台搭建包括四个步骤：

b1:Android开发使用Java语言开发的，首先要搭建Java开发环境。Java开发需要JDK(Java Development Kit)的支持，在本系统中，我所安装的jdk版本是1.7，完成安装后，需要进行环境变量的配置：

JAVA_HOME＝D:\jdk1.7；

CLASSPATH＝.；％JAVA_HOME％\lib\dt.jar；％JAVA_HOME％\lib\tools.jar；

Path＝％JAVA_HOME％\bin；

b2:现在绝大多数的Android应用软件是在Android studio上完成的，选择android studio作为集成开发平台，首先下载android-studio-bundle-135.1740770-windows.exe，android studio作为谷歌新推出的android开发平台，它是基于IntelliJIDEA.类似Eclipse ADT，Android Studio提供了集成的Android开发工具用于开发和调试，方便实用。

b3:下载完成后，双击安装，选择安装路径后点击安装按钮，等待安装过程结束；

b4:启动android studio，启动后new或者open一个project，完成创建后，启动下载需要的组件(需要联网)，这个时候就可以看到项目目录了，最后，就可以开发我们的项目了。

在本实施例中，Android中的2D图形绘制可以通过android SDK自己提供，若要在视图View上画一些图片、文字或者加一些光影效果，都可以使用Canvas类来实现；

Canvas只是提供画图的api，并不是真的画布，也不是直接在上面绘制的，实际上绘制的区域是手机的内存区域。Canvas中的draw系列函数可以画出我们需要的绝大多数视图，其实系统的一些自带的控件用canvas已经实现了的，所以我们没必要在重新定义控件，很多时候，都是直接在系统已有控件的基础上进行继承重绘，加上我们自己定制的效果，可以使应用程序的界面更美观。

在本实施例中，是通过自定义的View的canvas来画图的

获取Canvas对象的方式有以下两种：

一种是通过重写继承View的onDraw方法，View中的Canvas对象通过参数的形式传到onDraw方法里，通过操作这个参数，加上自定义的效果，得到的View就是我们定制过了的。

另一种是通过new一个Canvas对象来获取:

Bitmap b＝Bitmap.createBitmap(100,100,Bitmap.Config.ARGB_8888)；

Canvas c＝new Canvas(b)；

第一行代码先创建了一个尺寸是100*100的Bitmap，把Bitmap传入Canvas的构造函数中，这样产生的Canvas对象直接的作用效果就会显示到Bitmap中，Bitmap实际上就一块内存区域，在这块内存上进行操作，最后把内存区域转化为Drawerable对象，显示出来。

Canvas类的draw系列方法能画的图形有弧线、Bitmap、图片、矩形等等。一些滤镜光影效果也可以使用Canvas类的一些方法实现。另外，还可以设计出动态的效果，例如视图的平移、滚动、旋转、放大、缩小、扭曲等效果。当然也可以使用它的转换矩阵来直接操作它，这些操作执行执行，先对画布进行平移，再画图，这样看起来虽然还是在原来的地方画，但是由于画布已经移动了，所以最后画布映射到屏幕上的图形自然就变了，加上定时器还可以看到动态自动变化的过程。位置转化的方法有：rorate、scale、translate、skew等，为了实现一些特殊的效果图，例如指南针盘，我们需要用到Canvas类的save()、restore()、函数，例如先画出圆盘，保存一下当前画布的状态，再旋转画圆盘上的数字，接着调用restore()方法，继续画其他的部分。

A22：将步骤A1得到的车库车库坐标图和车库分布图数据导入所述开发包，形成车库轮廓、人行进出口、车辆进出口、人行车行道、车库柱头、车位的电子模块；

A23：服务器将所述电子模块绘制在所述视图上，结合Canvas类方式，得到车库电子地图。

A3：车库导航电子地图应用程序服务器自动将步骤A2得到的车库电子地图分成N个区，并对每个区进行编号；

A4：所述服务器将所述N个区生成为N个二维码，且每一个二维码包括一个编码信息和所述车库电子地图信息；

其中，编码信息包括在该区域内的所有实体，并且每个实体对应一个标识，单个元素用“|”隔开，单个元素的各个属性用“|”隔开

服务器把编码信息和车库电子地图信息封装起来，这些封装出来的数据生成.txt文件，通过google zxing开源库，使用java语言后台生成二维码图片。

A5：N个所述二维码一一对应张贴在所述N个区内。

S3：根据步骤S1和步骤S2得到的起点编码、终点编码和车库电子地图，车库导航电子地图应用程序进行路线规划。

设所述车库电子地图为集合G，G＝(V，E)，其中E为关系节点，V为车库电子地图的所有节点集合，所有节点集合V包括已知集合S和未知集合U，其中已知集合S中包含的是已求出最短路径的节点集合，未知集合U包含的是未确定最短路径的节点集合，结合图5可以看出，所述步骤S3中路线规划具体步骤为：

S31：根据起点编码确定起始节点v，终点编码确定终点节点v0，并在所述车库电子地图上标注出来；

S32：根据所述起始节点v、终点节点v0确定所有所述起始节点v到所述终点节点v0的路线以及所有路线涉及的路径节点；

S33：初始时，设已知集合S＝(v)，中间节点和起始节点重合，则初始中间节点为v，则起始节点到中间节点的距离为0；

S34：从未知集合U中选取一个与中间节点的路径最短的路径节点，并加入已知集合S中，则确定了所述起始节点v到该路径节点的最短路径，并且将该路径节点作为新的中间节点；

S35：设起始节点v经步骤S34确定的新的中间节点到未知集合U中任意点u的路径距离为第一路径距离，起始节点v不经步骤S34确定的新的中间节点到未知集合U中对应任意点u的路径距离为第二路径距离；比较第一路径距离和第二路径距离的大小，若第一路径距离小于第二路径距离，则将起始节点v到该任意点u的最短路径距离由原来的第二路径距离替换成第一路径距离；否则保持第二路径距离不变；

S36：判断已知集合S中的节点是否包括全部的路径节点、起始节点和终点节点，若是，确定最短路径距离，并在所述车库电子地图上标注出该最短路径距离路线；否则，返回步骤S34。

S4：结合智能终端，实现无网络导航。

其中，无网络导航的具体方法为：

S41：智能终端通过加速度传感器实时采集用户步行步数n，具体方法为：

S41a：用户携带智能终端，智能终端的加速度传感器实时采集用户行走时的三轴加速度值，得到三轴加速度变化曲线；其中三轴分别为x，y，z轴，三轴加速度变化曲线见图7所示。

S41b：对步骤S41a得到的三轴加速度值建立加速度模型，提取加速度模型和行走步数的特征值；

S41c：智能终端的加速度传感器再次检测到加速度值时，将该加速度值输入到步骤S41b中的加速度模型，根据加速度模型和行走步数的特征值，得到用户行走步数。

S42：对用户的步长进行估算，结合步骤S41得到的步数得到用户位移；

其中，结合图8可以看出，步长估算的具体方法为：

将用户的步行分成三个状态：第一状态，第二状态，第三状态；

其中第一状态为用户的一只脚踏出，另一只脚未离地状态；

第二状态为另一只脚离开地面，一只脚垂直地面，且臀部运动到最高点的状态；

第三状态为：另一只脚踏出，一只脚未离地状态；

其中，第一状态到第二状态，臀部的上升高度为h，臀部移动方向与水平面的夹角为α，容易得出步长l等于两倍AB长度值，则由于α角度比较小，则近似的α＝tanα，则通常情况下，每个人不能准地获取步长大小，同时，行走速度越快也对步长有影响，以较低的速度行走时，人的每一步步长较小，而行走速度快时，每一步步长较大。本发明采用weinberg模型来代替臀部移动方向与水平面的夹角α，以获取用户行走步长。则将α用公式代替可得

其中，l为步长；h为行走时臀部的上升最高高度，可对Z轴方向的加速度进行两次积分得到；A_max为Z轴方向上一步的最大加速度；A_min为Z轴方向上一步的最小加速度；n为用户行走步数；k为单位转换向量。

S43：智能终端通过惯性传感器，获取用户的移动方向，结合步骤S42得到的移动位移实现实时导航，具体导航示意图见图9。

Claims (8)

1.一种基于无网络条件下的地下车库导航方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：采用智能终端扫描二维码，获取车库电子地图信息和终点编码，所述智能终端安装有车库导航电子地图应用程序；

S2：采用智能终端再次扫描二维码，获取起点编码；

S3：根据步骤S1和步骤S2得到的起点编码、终点编码和车库电子地图，车库导航电子地图应用程序进行路线规划；

S4：结合智能终端，实现无网络导航。

2.根据权利要求1所述的基于无网络条件下的地下车库导航方法，其特征在于所述步骤S1和S2所述二维码生成的具体方法为：

A1：手绘车库二维模型；

A2：建立车库电子地图；

A3：车库导航电子地图应用程序服务器自动将步骤A2得到的车库电子地图分成N个区，并对每个区进行编号；

A4：所述服务器将所述N个区生成为N个二维码，且每一个二维码包括一个编码信息和所述车库电子地图信息；

A5：N个所述二维码一一对应张贴在所述N个区内。

3.根据权利要求2所述的基于无网络条件下的地下车库导航方法，其特征在于：所述步骤A1建立二维模型的具体步骤为：

A11：以车库内任意一点为原点，建立坐标系；

A12：对车库墙体转折点、车辆进出口点、人行进出口点、人行车行道边缘点、车库柱头边缘点、车位边缘点进行坐标标注，形成车库坐标图；

A13：根据步骤A12得到的车库车库坐标图，确定车库轮廓、车辆进出口宽度和位置、人行进出口宽度和位置、人行车行道宽度及轨迹、车库柱头占地面积和位置、车位的分布和占地面积，得到车库分布图；

A14：根据步骤A13得到的车库分布图，按照一定的缩放比例，人为绘制成二维模型。

4.根据权利要求3所述的基于无网络条件下的地下车库导航方法，其特征在于：所述步骤A2建立车库电子地图的具体方法为

A21：服务器基于安卓系统软件开发包，新建一个视图；

A22：将步骤A1得到的车库车库坐标图和车库分布图数据导入所述开发包，形成车库轮廓、人行进出口、车辆进出口、人行车行道、车库柱头、车位的电子模块；

A23：服务器将所述电子模块绘制在所述视图上，得到车库电子地图。

5.根据权利要求1或4所述的基于无网络条件下的地下车库导航方法，其特征在于：

设所述车库电子地图为集合G，G＝(V，E)，其中E为关系节点，V包括已知集合S和未知集合U，其中已知集合S中包含的是已求出最短路径的节点集合，未知集合U包含的是未确定最短路径的节点集合，所述步骤S3中路线规划具体步骤为：

S31：根据起点编码确定起始节点v，终点编码确定终点节点v0，并在所述车库电子地图上标注出来；

S32：根据所述起始节点v、终点节点v0确定所有所述起始节点v到所述终点节点v0的路线以及所有路线涉及的路径节点；

S33：初始时，设已知集合S＝(v)，中间节点和起始节点重合，则初始中间节点为v，则起始节点到中间节点的距离为0；

S34：从未知集合U中选取一个与中间节点的路径最短的路径节点，并加入已知集合S中，则确定了所述起始节点v到该路径节点的最短路径，并且将该路径节点作为新的中间节点；

S35：设起始节点v经步骤S34确定的新的中间节点到未知集合U中任意点u的路径距离为第一路径距离，起始节点v不经步骤S34确定的新的中间节点到未知集合U中对应任意点u的路径距离为第二路径距离；比较第一路径距离和第二路径距离的大小，判断第一路径距离是否小于第二路径距离，若是，则将起始节点v到该任意点u的最短路径距离由原来的第二路径距离替换成第一路径距离；否则保持第二路径距离不变；

S36：判断已知集合S中的节点是否包括全部的路径节点、起始节点和终点节点，若是，确定最短路径距离，并在所述车库电子地图上标注出该最短路径距离路线；否则，返回步骤S34。

6.根据权利要求1所述的基于无网络条件下的地下车库导航方法，其特征在于步骤S4所述的无网络导航的具体方法为：

S41：智能终端通过加速度传感器实时采集用户行走步数n；

S42：对用户的步长进行估算，结合步骤S41得到的步数得到用户位移；

S43：智能终端通过惯性传感器，获取用户的移动方向，结合步骤S42得到的位移实现实时导航。

7.根据权利要求6所述的基于无网络条件下的地下车库导航方法，其特征在于步骤S41通过加速度传感器实时采集用户步数的具体方法为：

S41a：用户携带智能终端，智能终端的加速度传感器实时采集用户行走时的三轴加速度值，得到三轴加速度变化曲线；

S41b：对步骤S41a得到的三轴加速度值建立加速度模型，提取加速度模型和行走步数的特征值；

S41c：智能终端的加速度传感器再次检测到加速度值时，将该加速度值输入到步骤S41b中的加速度模型，根据加速度模型和行走步数的特征值，得到用户行走步数。

8.根据权利要求6所述的基于无网络条件下的地下车库导航方法，其特征在于步骤S42中步长估算的具体公式为：

$l=\frac{2\×h}{\sqrt[4]{A_{max}-A_{\min }}\×n\×k}$

其中，l为步长；h为行走时臀部的上升最高高度，可对Z轴方向的加速度进行两次积分得到；A_max为Z轴方向上一步的最大加速度；A_min为Z轴方向上一步的最小加速度；n为用户行走步数；k为单位转换向量。