CN108731688A - 导航方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导航方法和装置。其中，该方法包括：获取起点信息和终点信息；根据起点信息和终点信息，在导航数据库中查找起点的网格编码和终点的网格编码，其中，导航数据库至少包括：多点的编码信息和网格尺寸；分别根据起点的网格编码、终点的网格编码和网格尺寸确定终点的位置信息，其中，终点的位置信息包括：终点相对于起点的方向、终点相对于起点的距离和终点的高度。本发明解决了现有技术中的导航不能进行三维空间导航，导致导航效率低的技术问题。

Description

导航方法和装置

技术领域

本发明涉及导航领域，具体而言，涉及一种导航方法和装置。

背景技术

导航一直是机器人学、虚拟场景以及地理信息科学等领域的研究热点。它是指在给定环境中，寻找一条符合一定评判标准的从起始位置到目标位置的路径的过程。关于导航方法的研究由来已久，近几年来国内外学者还在不断提出针对经典导航算法的改进。传统的导航算法主要分为基于矢量的导航，例如Dijkstra算法和Floyd算法，以及基于栅格的导航，例如A*算法。下面简单介绍一下这三种算法。

1、Dijkstra算法

Dijkstra算法属于遍历搜索，是最经典的路径搜索算法。对于图中给定的一个源结点，传统的Dijkstra算法将计算出从该结点到其他所有结点的最短路径，并生成最短路径树。Dijkstra算法的基本思想是：将图G＝(V，E)中的结点分为两个子集合S和U。集合S为已求解出最短路径的结点集合，即已标记结点集。该集合在初始状态只含有源点v。集合U为未求解出最短路径的结点集合，即未标记结点集。从集合U中按照到源点v路径长度递增的顺序依次选取结点加入至集合S，每加入一次，比较并更新源点v到未标记结点集U中剩余结点的最短路径长度。不断进行迭代，直至所有结点都已标记，即完成搜索。

2、Floyd算法

Floyd算法是一种用于寻找给定加权路径拓扑网络中顶点间最短路径的算法。算法的基本思想是：对于每一对顶点U和V，看看是否存在一个顶点W，使得从U到W再到V比已知的路径更短。如果存在则更新U到V的距离。如此下去即可找到从起始点到目标点的最短路径。

3、A*算法

A*算法是一种启发式搜索算法，它采用启发函数来估计地图上任意点到目标点的代价，从而更好地选择搜索方向，缩小搜索范围，提高搜索效率。对于节点i，A*算法引入估价函数f*(i)＝g(i)+h*(i).其中g(i)是从起点到节点i的实际代价，h*(i)是从节点i到目标点的最小代价估值。特别地，当没有全局信息可以用，即h*(i)＝0时，A*算法就变成了普通的Dijkstra算法。A*算法的关键就在于启发式搜索函数h*(i)的设计，它要满足相容性条件：h*(i)不大于节点i到目标节点的实际最小代价。如果估价函数满足相容性条件，且原问题存在最优解，则A*算法可以求出最优路径。

从以上介绍可以看出，现有的基于矢量的导航大多只适用于主体的移动被限制于线性网络的情况，例如城市中的道路交通网。而实际情况远比这复杂，主体除了在建立道路网络数据集的环境中移动，还可能在诸如草原、室内、海洋等路网欠缺的环境中移动。并且，基于矢量的导航在表示空间区域时采用多个坐标对序列，虽然对空间位置的表达精度高，但其拓扑关系的建立与拓扑运算大大增加了初始化时的工作量以及算法的处理复杂度，使得其应用于大型复杂拓扑网络时，效率比较低。

基于栅格的导航算法虽然计算效率较高，但由于常常需要根据不同的研究环境进行局部建模，使得这种方法不具有全球统一性。

除此之外，传统的导航方法都是基于平面地图进行导航，无法在高度维上进行扩展。然而对于室内等三维空间，各楼层具有不同的高程信息，室内空间中交通也比较复杂。这种情况下利用传统的导航方法就无法解决跨楼层的导航问题。

针对现有技术中的导航不能进行三维空间导航，导致导航效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种导航方法和装置，以至少解决现有技术中的导航不能进行三维空间导航，导致导航效率低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种导航方法，包括：获取起点信息和终点信息；根据起点信息和终点信息，在导航数据库中查找起点的网格编码和终点的网格编码，其中，导航数据库至少包括：多点的编码信息和网格尺寸；分别根据起点的网格编码、终点的网格编码和网格尺寸确定终点的位置信息，其中，终点的位置信息包括：终点相对于起点的方向、终点相对于起点的距离和终点的高度。

进一步地，根据起点的网格编码和终点的网格编码，确定第一网格差和第二网格差，其中，第一网格差为起点和终点的径向网格差，第二网格差为起点和终点的纬向网格差；根据起点的网格编码和终点的网格编码确定终点与起点的相对方位；根据终点的网格编码确定终点的高度。

进一步地，获取目标对象的经纬度信息；获取设定层级，其中，设定层级为已剖分的目标面片层级，用于对目标对象进行分层；通过设定层级对目标对象的每一层进行剖分，得到剖分面片集合；对剖分面片集合中的每个面片进行编码，并将编码结果建立导航数据库。

进一步地，根据目标对象中子目标对象的尺寸信息，获取网格尺寸；确定包括网格尺寸最多的层作为目标面片层级；对目标面片层级按照网格尺寸进行剖分，得到设定层级。

进一步地，获取目标对象中子目标对象的尺寸信息，其中，目标对象包括多层，每层包括多个子目标对象；获取每个尺寸信息出现的次数；将出现次数最多的尺寸信息作为网格尺寸。

进一步地，将编码结果建立导航数据库，包括：将编码结果以预设格式存储，其中，预设格式为：网格编码、属性和所处楼层。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种导航装置，包括：获取模块，用于获取起点信息和终点信息；查找模块，用于根据起点信息和终点信息，在导航数据库中查找起点的网格编码和终点的网格编码，其中，导航数据库包括多点的编码和网格尺寸；确定模块，用于分别根据起点的网格编码、终点的网格编码和根据网格尺寸确定终点的位置信息，其中，终点的位置信息至少包括：终点相对于起点的方向、终点相对于起点的距离和终点的高度。

进一步地，第一确定子模块，用于根据起点的网格编码和终点的网格编码，确定第一网格差和第二网格差，其中，第一网格差为起点和终点的径向网格差，第二网格差为起点和终点的纬向网格差；第二确定子模块，用于根据起点的网格编码和终点的网格编码确定终点与起点的相对方位；第三确定子模块，用于根据终点的网格编码确定终点的高度。

进一步地，第一获取子模块，用于获取目标对象的经纬度信息；第二获取子模块，用于获取设定层级，其中，设定层级为已剖分的目标面片层级，用于对目标对象进行分层；分层子模块，用于通过设定层级对目标对象的每一层进行分层，得到剖分面片集合；编码子模块，用于对剖分面片集合中的每个面片进行编码，并将编码结果建立导航数据库。

在本发明实施例中，获取起点信息和终点信息，根据起点信息和终点信息，在导航数据库中查找起点的网格编码和终点的网格编码，分别根据起点的网格编码、终点的网格编码和网格尺寸确定终点的位置信息。上述方案通过起点和终点的编码以及网格尺寸确定终点相对于起点的方向、距离以及重点的高度，能够对具有多楼层的建筑、海洋、草原等不存在线性网络(例如：交通公路路线等)的目的地进行导航，从而解决了现有技术中的导航不能进行三维空间导航，导致导航效率低的技术问题，且上述方案还能够反映出目的地的高度信息，从而实现了三维空间的导航。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种导航方法的流程图；以及

图2是根据本发明实施例的一种导航装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种导航方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的导航方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，获取起点信息和终点信息。具体的，上述起点信息可以是起点的名称，终点信息可以是终点的名称。

步骤S104，根据起点信息和终点信息，在导航数据库中查找起点的网格编码和终点的网格编码，其中，导航数据库至少包括：多点的编码信息和网格尺寸。

具体的，上述导航数据用于存储多个地点的位置信息，每个地点由编码作为标识在数据库中进行存储，可以通过该标识得到该地点对应的位置信息。编码信息即为地点的编码和地点的位置信息，网格尺寸用于表征对目标进行层级剖分时所使用的面片的边长。

步骤S106，分别根据起点的网格编码、终点的网格编码和网格尺寸确定终点的位置信息，其中，终点的位置信息包括：终点相对于起点的方向、终点相对于起点的距离和终点的高度。

具体的，上述高度在不同的应用场景中可以由不同的方式显示，可以为具体的海拔信息，也可以为楼层信息。

在上述步骤中，由于导航数据库中存储了多点的编码信息和网格尺寸，因此在导航获取到起点和重点的编码后，就能够根据编码和网格尺寸得到起点和重点的相对位置以及重点的高度。

在一种可选的实施例中，用户向导航输入起始地A和目标地B，导航根据输入的起始地A和目标地B的名称在数据库中索引，找出相应的网格编码CodeA和CodeB，以及目标地B所在的楼层数F；导航根据CodeA和CodeB在网格中的位置，计算出CodeA与CodeB之间间隔的网格数，并同时判断B与A的相对方位，最后结合网格尺寸以及CodeA与CodeB之间间隔的网格数，计算出B与A的距离，最终返回B距离A的方位和距离，例如：B在A东XX米北XX米方向上，第X层楼。

由上可知，本申请上述实施例获取起点信息和终点信息，根据起点信息和终点信息，在导航数据库中查找起点的网格编码和终点的网格编码，分别根据起点的网格编码、终点的网格编码和网格尺寸确定终点的位置信息。上述方案通过起点和终点的编码以及网格尺寸确定终点相对于起点的方向、距离以及重点的高度，能够对具有多楼层的建筑、海洋、草原等不存在线性网络(例如：交通公路路线等)的目的地进行导航，从而解决了现有技术中的导航不能进行三维空间导航，导致导航效率低的技术问题，且上述方案还能够反映出目的地的高度信息，从而实现了三维空间的导航。

可选的，根据本申请上述实施例，步骤S106，分别根据起点的网格编码、终点的网格编码和网格尺寸确定终点的位置信息，包括：

步骤S1061，根据起点的网格编码和终点的网格编码，确定第一网格差和第二网格差，其中，第一网格差为起点和终点的径向网格差，第二网格差为起点和终点的纬向网格差。

步骤S1063，根据起点的网格编码和终点的网格编码确定终点与起点的相对方位。

步骤S1065，根据终点的网格编码确定终点的高度。

在一种可选的实施例中，用户向导航输入起始地A和目标地B，导航根据输入的起始地A和目标地B的名称在数据库中索引，找出相应的网格编码CodeA和CodeB，以及目标地B所在的楼层数F；导航根据CodeA和CodeB找出A与B径向和纬向相隔网格数P和Q，再结合网格尺寸，得到目标地B在起始地A的东/西Q*L，北/南P*L处，第F层楼(其中L是网格尺寸在正方形情况下的边长)。

可选的，根据本申请上述实施例，在获取起点信息和终点信息之前，上述方法还包括：步骤S108，建立导航数据库，其中，建立导航数据库，包括：

步骤S1081，获取目标对象的经纬度信息。具体的，上述目标对象可以是目标简直。

步骤S1083，获取设定层级，其中，设定层级为已剖分的目标面片层级，用于对目标对象进行分层。具体的，上述面片层级可以是GeoSOT面片层级。上述已剖分的目标面片层级可以是根据网格尺寸进行的剖分。

步骤S1085，通过设定层级对目标对象的每一层进行剖分，得到剖分面片集合。在上述步骤中，按照已剖分的面片层级对该目标对象中的其他层级进行剖分。

步骤S1087，对剖分面片集合中的每个面片进行编码，并将编码结果建立导航数据库。

在一种可选的实施例中，可以获取建筑中的一层作为面片层级，对面片层级进行剖分，得到已剖分的面片层级，按照已剖分的面片层级对建筑中的所有层级进行剖分，将建筑的每一层都剖分为尺寸相当的多个网格，再对每个网格进行编码，与网格在实体中对应的位置名称进行关联，从而使得用户在向导航输入位置名称时能够自动关联到位置对应的网格编码。

具体的，可以获取建筑物的经纬度范围，设定对建筑物进行剖分所使用的GeoSOT面片层级；使用设定层级的GeoSOT面片对建筑物的每一层进行剖分，得到建筑物每一层的剖分面片集合；使用GeoSOT编码方案对剖分面片集合中的每个剖分面片进行编码；再将每个面片编码及其属性按照“网格编码；属性；所处楼层”的格式录入导航数据库中。

可选的，根据本申请上述实施例，步骤S1081，获取设定层级，包括：

步骤S1081a，根据目标对象中子目标对象的尺寸信息，获取网格尺寸。

具体的，上述目标对象可以是商场，目标对象中的目标子对象可以是商场中的商铺。在一种可选的实施中，将目标建筑中的商场的尺寸作为网格尺寸。

步骤S1081b，确定包括网格尺寸最多的层作为目标面片层级。

步骤S1081c，对目标面片层级按照网格尺寸进行剖分，得到设定层级。

在一种可选的实施例中，可以根据目标建筑内大部分实体的尺寸，确定找到最接近理想剖分面片大小的GeoSOT面片，其所属的层级即为设定层级。例如以目标对象为商场为例，商场内大部分商铺的面积是5m×8m，通过对比GeoSOT不同剖分层级的剖分面片大小，发现23层包括最多的面积是5m×8m的商铺，因此可以选定第23层级为设定层级。

可选的，根据本申请上述实施例，步骤S1081a，根据目标对象中子目标对象的尺寸信息，获取网格尺寸，包括：

步骤S1081d，获取目标对象中子目标对象的尺寸信息，其中，目标对象包括多层，每层包括多个子目标对象。

步骤S1081e，获取每个尺寸信息出现的次数。

步骤S1081f，将出现次数最多的尺寸信息作为网格尺寸。

在一种可选的实施例中，以建筑物是商场为例，获取商场中每个商铺的尺寸，并记录每个尺寸出现的次数，最终得到5m×8m这一尺寸出现的次数最多，即尺寸为5m×8m的商铺最多，因此将5m×8m作为网格尺寸。

可选的，根据本申请上述实施例，将编码结果建立导航数据库，包括：将编码结果以预设格式存储，其中，预设格式为：网格编码、属性和所处楼层。

在一种可选的实施例中，可以将每个面片编码及其属性按照“网格编码；属性；所处楼层”的形式录入数据库中，例如：例如：G00131032223022030203021；家乐福超市；M1。

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种导航装置的实施例，图2是根据本发明实施例的导航装置的示意图，如图2所示，该装置包括：

获取模块20，用于获取起点信息和终点信息。

查找模块22，用于根据起点信息和终点信息，在导航数据库中查找起点的网格编码和终点的网格编码，其中，导航数据库包括多点的编码信息和网格尺寸。

确定模块24，用于分别根据起点的网格编码、终点的网格编码和根据网格尺寸确定终点的位置信息，其中，终点的位置信息至少包括：终点相对于起点的方向、终点相对于起点的距离和终点的高度。

可选的，根据本申请上述实施例，确定模块包括：

第一确定子模块，用于根据起点的网格编码和终点的网格编码，确定第一网格差和第二网格差，其中，第一网格差为起点和终点的径向网格差，第二网格差为起点和终点的纬向网格差。

第二确定子模块，用于根据起点的网格编码和终点的网格编码确定终点与起点的相对方位。

第三确定子模块，用于根据终点的网格编码确定终点的高度。

可选的，根据本申请上述实施例，上述装置还包括：建立模块，用于在获取起点信息和终点信息之前，建立导航数据库，其中，建立模块包括：

第一获取子模块，用于获取目标对象的经纬度信息。

第二获取子模块，用于获取设定层级，其中，设定层级为已剖分的目标面片层级，用于对目标对象进行分层。

分层子模块，用于通过设定层级对目标对象的每一层进行分层，得到剖分面片集合。

编码子模块，用于对剖分面片集合中的每个面片进行编码，并将编码结果建立导航数据库。

实施例3

根据本发明实施例，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行实施1中任意一项的导航方法。

实施例4

根据本发明实施例，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行实施例1中任意一项的导航方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种导航方法，其特征在于，包括：

获取起点信息和终点信息；

根据所述起点信息和所述终点信息，在导航数据库中查找所述起点的网格编码和所述终点的网格编码，其中，所述导航数据库至少包括：多点的编码信息和网格尺寸；

分别根据所述起点的网格编码、所述终点的网格编码和所述网格尺寸确定所述终点的位置信息，其中，所述终点的位置信息包括：所述终点相对于所述起点的方向、所述终点相对于所述起点的距离和所述终点的高度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别根据所述起点的网格编码、所述终点的网格编码和所述网格尺寸确定所述终点的位置信息，包括：

根据所述起点的网格编码和所述终点的网格编码，确定第一网格差和第二网格差，其中，所述第一网格差为所述起点和所述终点的径向网格差，所述第二网格差为所述起点和所述终点的纬向网格差；

根据所述起点的网格编码和所述终点的网格编码确定所述终点与所述起点的相对方位；

根据所述终点的网格编码确定所述终点的高度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在获取起点信息和终点信息之前，所述方法还包括：建立所述导航数据库，其中，建立所述导航数据库，包括：

获取目标对象的经纬度信息；

获取设定层级，其中，所述设定层级为已剖分的目标面片层级，用于对所述目标对象进行分层；

通过所述设定层级对所述目标对象的每一层进行剖分，得到剖分面片集合；

对所述剖分面片集合中的每个面片进行编码，并将编码结果建立所述导航数据库。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取设定层级，包括：

根据所述目标对象中子目标对象的尺寸信息，获取所述网格尺寸；

确定包括所述网格尺寸最多的层作为所述目标面片层级；

对所述目标面片层级按照所述网格尺寸进行剖分，得到所述设定层级。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述目标对象中子目标对象的尺寸信息，获取所述网格尺寸，包括：

获取所述目标对象中子目标对象的尺寸信息，其中，所述目标对象包括多层，每层包括多个子目标对象；

获取每个尺寸信息出现的次数；

将出现次数最多的尺寸信息作为所述网格尺寸。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将编码结果建立所述导航数据库，包括：将编码结果以预设格式存储，其中，所述预设格式为：网格编码、属性和所处楼层。

7.一种导航装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取起点信息和终点信息；

查找模块，用于根据所述起点信息和所述终点信息，在导航数据库中查找所述起点的网格编码和所述终点的网格编码，其中，所述导航数据库包括多点的编码和网格尺寸；

确定模块，用于分别根据所述起点的网格编码、所述终点的网格编码和根据所述网格尺寸确定所述终点的位置信息，其中，所述终点的位置信息至少包括：所述终点相对于所述起点的方向、所述终点相对于所述起点的距离和所述终点的高度。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：

第一确定子模块，用于根据所述起点的网格编码和所述终点的网格编码，确定第一网格差和第二网格差，其中，所述第一网格差为所述起点和所述终点的径向网格差，所述第二网格差为所述起点和所述终点的纬向网格差；

第二确定子模块，用于根据所述起点的网格编码和所述终点的网格编码确定所述终点与所述起点的相对方位；

第三确定子模块，用于根据所述终点的网格编码确定所述终点的高度。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：建立模块，用于在获取起点信息和终点信息之前，建立所述导航数据库，其中，所述建立模块包括：

第一获取子模块，用于获取目标对象的经纬度信息；

第二获取子模块，用于获取设定层级，其中，所述设定层级为已剖分的目标面片层级，用于对所述目标对象进行分层；

分层子模块，用于通过所述设定层级对所述目标对象的每一层进行分层，得到剖分面片集合；

编码子模块，用于对所述剖分面片集合中的每个面片进行编码，并将编码结果建立所述导航数据库。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至6中任意一项所述的导航方法。

11.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的导航方法。