CN106767826A - 一种室内跨楼层路径导航的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种室内跨楼层路径导航的方法，包括：1）根据楼层地图数据，将每层的端点建立一个端点集合，以端点绘制出所有可行进路径，可行进路径以线段形式保存下来，建立每层的线段集合；2）接收到出发点、目标点路径导航需求后，将楼层的所有线段将其转换成图算法的邻接矩阵，根据时间复杂度递归计算出同楼层的路径，求出每对顶点间的最短路径；3）将不同楼层的端点进行矩阵连接，将多楼层的贯通配置信息抽象出来，然后将同一个垂直方向上的相关联的点合并到一个集合中，将跨楼层数据输入后，初始化时按照类型赋予不同的权重，同楼层间点的距离可以通过查询对应楼层的邻接矩阵获得，根据这些初始数据使用图算法求出跨楼层的邻接矩阵。
Description
技术领域
本发明涉及一种路径导航方法，尤其涉及一种室内跨楼层路径导航的方法。
背景技术
对于室内地图的路径规划，基本都是在一张地图上进行最短路径计算，其基本原理就是通过调用复杂的路径拓扑数据库，在同一张地图的平面出发点和目标点之间通过路径寻优方法搜索出总代价最低的路径。
随着室内地图服务系统的出现，开始出现对多楼层地图之间进行路径导航的需求。室内地图通常是具有多个楼层地图，并在不同的楼层地图之间存在连接关系，这需要在不同楼层地图的出发点和目标点之间进行跨地图的路径计算，而传统地图的路径规划已无法适应这种室内地图服务系统。
现有技术中室内路径的搜索算法有Dijkstra、A*等，所需时间较慢，这对于需要频繁查询路径的场合，将造成较大的延时，大大影响使用的效果，因此市场亟需一种可支持室内跨楼层地图路径导航的方法来满足用户使用需求，达到较好的用户体验。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题及不足，本发明提供了一种室内跨楼层路径导航的方法，利用改进的Floyd-Warshall算法将端点集合和路线集合转换为关系矩阵，同楼层1ms、跨楼层5ms左右，速度具有较大优势。
一种室内跨楼层路径导航的方法，步骤包括：
1）根据楼层地图数据，将每层的端点建立一个端点集合，以端点绘制出所有路径，路径以线段形式保存下来，建立每层的线段集合；
将每层楼的跨楼层建筑作为端点放进端点集合中，跨楼层建筑包括电梯、楼梯、扶梯；
2）接收到出发点、目标点路径导航需求后，将楼层的所有线段将其转换成图算法的邻接矩阵，根据时间复杂度递归计算出同楼层的最短路径；
在图算法过程中由于需要求完整路径，所以存储的不止是路径长度，还有前驱端点在端点集合中的下标；
3）将不同楼层的端点进行矩阵连接，将多楼层的贯通配置信息抽象出来，然后将同一个垂直方向上的相关联的点合并到一个集合中，将跨楼层数据输入后，初始化时按照类型赋予不同的权重，同楼层间点的距离可以通过查询对应楼层的邻接矩阵获得，最后根据这些初始数据使用图算法求出跨楼层的邻接矩阵。
所述步骤2）中如果出发点和目标点不在线段上，则将出发点和目标点投影到线段上，再进行计算。
所述步骤2）中的时间复杂度按O(1)计算。
在收到出发点和目标点路径导航需求后，需要先判断出发点和目标点是否在同一层，如果在同一层，则采用时间复杂度O(1)进行路径的计算；如果出发点和目标点在不同楼层，则将不同楼层的端点进行贯通连接，计算每层的时间复杂度，得出每层的路径规划，再将每层路径进行合并，完成总的时间复杂度的计算，完成整个路径的规划。
本发明采用改进的Floyd-Warshall算法将端点集合和路线集合转换为关系矩阵，使用n^2的空间来换取时间效率，n为端点个数，一个楼层一般不超过100，在需要频繁查询路径距离的时候具有巨大优势；利用本方法查询周围最近的公共建筑或对周围店铺距离进行排序，而且查询的是精确的路线距离而非简单的欧式距离，比起一般的室内路径搜索算法快50ms左右，采用本发明消耗时间在同楼层1ms、跨楼层5ms左右，速度具有较大优势，将各楼层分别求矩阵是为了减少空间浪费，而且各楼层可以通过楼层间矩阵连接到一起，跨楼层路径查询速度也较为理想。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进一步进行描述
图1为本发明的流程图；
图2为本发明同一楼层最短路径一实施例示意图。
具体实施方式
如图1所示，实施例1：本发明一种室内跨楼层路径导航的方法的跨层路径导航步骤包括：
1）根据楼层地图数据，将每层的端点建立一个端点集合，以端点绘制出所有路径，路径以线段形式保存下来，建立每层的线段集合；
将每层楼的跨楼层建筑作为端点放进端点集合中，跨楼层建筑包括电梯、楼梯、扶梯；
2）接收到出发点、目标点路径导航需求后，将楼层的所有线段将其转换成图算法的邻接矩阵，根据时间复杂度递归计算出同楼层的最短路径；
在图算法过程中由于需要求完整路径，所以存储的不止是路径长度，还有前驱端点在端点集合中的下标；
3）将不同楼层的端点进行矩阵连接，将多楼层的贯通配置信息抽象出来，然后将同一个垂直方向上的相关联的点合并到一个集合中，将跨楼层数据输入后，初始化时按照类型赋予不同的权重，同楼层间点的距离可以通过查询对应楼层的邻接矩阵获得，最后根据这些初始数据使用图算法求出跨楼层的邻接矩阵。
所述步骤2）中如果出发点和目标点不在线段上，则将出发点和目标点投影到线段上，再进行计算。
所述步骤2）中的时间复杂度按O(1)计算。
在收到出发点和目标点路径导航需求后，需要先判断出发点和目标点是否在同一层，如果在同一层，则采用时间复杂度O(1)进行路径的计算；如果出发点和目标点在不同楼层，则将不同楼层的端点进行矩阵连接，计算每层的时间复杂度，得出每层的路径规划，再将每层路径进行合并，完成总的时间复杂度的计算，完成整个路径的规划。
如图2所示，对于同楼层的路径导航，采用以下实施例进行说明，对于同一楼层的两个端点s和e进行路径导航，具体流程分解如下：对于普遍性的起点s到终点e的最短路径查询，首先求出s/e离最短路线的投影s’/e’，然后得出s’/e’所在路线的两个端点a、b（c、d），然后比较以下4段路线得出最短距离：s’a+ac+ce’、s’a+ad+de’、s’b+bc+ce’、s’b+bd+de’。
其中求距离时s’a、s’b、ce’、de’直接使用欧式距离时间复杂度O(1)，ac、ad、bc、bd直接查询矩阵数组即可时间复杂度也是O(1)，总共只有4种组合总时间复杂度O(1)，详细路径可以根据最短距离的路线利用矩阵递归求出中间路径，前后再分别加上ss’、s'a/s'b和ce'/de’、e'e。
本发明采用改进的Floyd-Warshall算法将端点集合和路线集合转换为关系矩阵，使用n^2的空间来换取时间效率，n为端点个数，一个楼层一般不超过100，在需要频繁查询路径距离的时候具有巨大优势；利用本方法查询周围最近的公共建筑或对周围店铺距离进行排序，而且查询的是精确的路线距离而非简单的欧式距离，比起一般的室内路径搜索算法快50ms左右，采用本发明消耗时间在同楼层1ms、跨楼层5ms左右，速度具有较大优势，将各楼层分别求矩阵是为了减少空间浪费，而且各楼层可以通过楼层间矩阵连接到一起，跨楼层路径查询速度也较为理想。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明的技术方案，任何对本发明的等同修改或替换均涵盖在本发明的权利要求之内。
Claims (5)
1.一种室内跨楼层路径导航的方法，其特征在于，其步骤包括：
1）根据楼层地图数据，将每层的端点建立一个端点集合，以端点绘制出所有路径，路径以线段形式保存下来，建立每层的线段集合；
2）接收到出发点、目标点路径导航需求后，将楼层的所有线段将其转换成图算法的邻接矩阵，根据时间复杂度递归计算出同楼层的最短路径；
3）将不同楼层的端点进行矩阵连接，将多楼层的贯通配置信息抽象出来，然后将同一个垂直方向上的相关联的点合并到一个集合中，将跨楼层数据输入后，初始化时按照类型赋予不同的权重，同楼层间点的距离可以通过查询对应楼层的邻接矩阵获得，最后根据这些初始数据使用图算法求出跨楼层的邻接矩阵。
2.根据权利要求1所述的一种室内跨楼层路径导航的方法，其特征在于，如果出发点和目标点不在线段上，则将出发点和目标点投影到线段上，再进行计算。
3.根据权利要求1所述的一种室内跨楼层路径导航的方法，其特征在于，步骤1）中将每层楼的跨楼层建筑作为端点放进端点集合中，跨楼层建筑包括电梯、楼梯、扶梯。
4.根据权利要求1所述的一种室内跨楼层路径导航的方法，其特征在于，在图算法过程中由于需要求完整路径，所以存储的不止是路径长度，还有前驱端点在端点集合中的下标。
5.根据权利要求1所述的一种室内跨楼层路径导航的方法，其特征在于，所述步骤2）中的时间复杂度按O(1)计算。
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