CN111486844B - 一种室内导航构建及使用方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种室内导航构建及使用方法，包括构建导航服务系统、室内位置标定及室内导航等三个步骤。本发明较传统的导航系统，一方面有效客服了呈传统导航设备需借助无线数据通讯网络、卫星通讯网络体系方可进行导航运行的缺陷，从而在极大简化了导航系统结构构成的同时，另有效的克服因环境因素对通讯信号干扰造成的导航失效等情况发生；另一方面导航过程中，路径定位数据及路径修复作业效率及精度高，数据处理量小，从而极大的提高了室内环境导航定位的准确性、可靠性，并游侠降低了导航系统建设、运行的成本。

Description

一种室内导航构建及使用方法及其应用
技术领域
本发明涉一种室内导航构建及使用方法及其应用，属多发性骨髓瘤研究技术领域。
背景技术
目前市场上主流的这内定位方式，主要有两种，一种是有源定位，第二种是无源定位。
有源定位包含蓝牙定位，WiFi定位，RFID，Zigbee,UWB等等，它们都需要在室内适当位置布置信标，或无线信息发射装置，大面积应用条件下，预置成本高，行政障碍多，维护难度大。当然，定位精度随着技术的发展，如蓝牙5.1的投入使用，定位精度达到厘米级。
无源定位主要是惯导(电子加速度和电子陀螺仪)，通过运动矢量积分，得到相对于初始点的位置坐标，再根据初始点，转换成大地坐标系坐标。为了提高精度，惯导通常采用融合定位或合成逻辑传感器等，对多分类数据进行融合，实现数据优化，提升精度。比如惯性导航和UWB数据融合定位，总体讲，惯导定位方式，不依赖第三方信号，可以实现水下定位，室内灾害救援等。但缺点，误差累积随时间增长，因此，必须要在一定的时程范围内进行误差纠正，定位精度及修正作业及时性均相对较差。
因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的导航系统及方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
为了解决现有分类技术上的一些不足，本发明提供一种室内导航构建及使用方法及其应用。
为了实现上面提到的效果，提出了一种室内导航构建及使用方法及其应用方法，包括以下步骤：
一种室内导航构建及使用方法，包括以下步骤：
S1，构建导航服务系统，首先建立一个基于云数据的数据库，并将建筑物结构电子图板录入到基于云数据的数据库中，同时在基于云数据的数据库中汇编录入基于建筑物结构电子图板的导航系统、数据编码解码及纠偏操作系统，并将建筑物结构电子图板在基于建筑物结构电子图板的导航系统中构建映射数据；
S2，室内位置标定，首先在室内选择若干导航引导坐标位置，然后依次由GNSS微信定位系统对当前位置坐标进行标定识别，作为基础导航坐标，然后利用测距仪对基础导航坐标进行测距，并在距离基础导航坐标1—20米范围内选择至少一个观测点，并通过GNSS微信定位系统对当前观测点坐标进行识别标定，作为导航引导坐标，然后将获得的各基础导航坐标和导航引导坐标录入到基于云数据的数据库的建筑物结构电子图板中并标记，同时将相对应的一组基础导航坐标和导航引导坐标及S1步骤的基于建筑物结构电子图板的导航系统汇编生成二维识别码并打印，最后将打印后的二维识别码粘贴在选定的室内相应基础导航坐标位置处，即可完成导航系统构建；
S3，室内导航，完成S2步骤后，用户在室内直接通过手机对临近的其中一个二维识别码进行扫码识别，在完成扫码后，首选确认当前手机中是否下载有基于建筑物结构电子图板的导航系统和数据编码解码系统，若没有则从S1步骤中的基于云数据的数据库下载，确保手机中基于建筑物结构电子图板的导航系统和数据编码解码及纠偏操作系统正常运行；然后一方面由数据编码解码及纠偏操作系统对当前扫码信息进行识别同时对当前手机状态进行纠偏修正，并获得当前二维码对应的基础导航坐标和导航引导坐标信息，同时将基础导航坐标和导航引导坐标带入到基于建筑物结构电子图板的导航系统中并显示，从而获得用户当前在室内位置并同时通过基于建筑物结构电子图板的导航系统生成S2步骤标定的各基础导航坐标和导航引导坐标与当前坐标间的位置关系及引导路径，从而完成室内导航。
进一步的，所述的S1步骤中数据编码解码及纠偏操作系统中，纠偏的过程是依据二维码信息，对室内导航中产生的路径a，且该路径a为一个维度为(n,2)的向量，同时由于室内导航的误差积累是一个时间相关的函数e(t)，因此由此为基础进行纠正；其中具体纠偏过程为：
第一步，当获取了最新的位置和方向信息后，首先对手机的重力传感器、加速度传感器、陀螺仪进行初始化；
第二步，对位置信息和轨迹进行纠正。令获取的新位置为
Figure BDA0002467024450000031
令手机地图系统上标志的当前位置信息为
Figure BDA0002467024450000032
令
Figure BDA0002467024450000033
将
Figure BDA0002467024450000034
叠加到a中，从而实现更新a轨迹，从而实现导航纠偏。
其中
Figure BDA0002467024450000035
为纠偏量。
进一步的，所述的S1步骤中，基于建筑物结构电子图板的导航系统中，建筑物结构电子图板为建筑物平面结构分布图。
进一步的，所述的S2步骤中，每个基础导航坐标均对应至少三个导航引导坐标，且各导航引导坐标环绕基础导航坐标呈扇形结构均布，相邻两个导航引导坐标间间距为1—5米。
进一步的，所述的S3步骤中的各数据信息均传输至S1步骤的基于云数据的数据库中进行备份储存。
本发明较传统的导航系统，一方面有效客服了呈传统导航设备需借助无线数据通讯网络、卫星通讯网络体系方可进行导航运行的缺陷，从而在极大简化了导航系统结构构成的同时，另有效的克服因环境因素对通讯信号干扰造成的导航失效等情况发生；另一方面导航过程中，路径定位数据及路径修复作业效率及精度高，数据处理量小，从而极大的提高了室内环境导航定位的准确性、可靠性，并游侠降低了导航系统建设、运行的成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明方法流程图；
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所述的一种室内导航构建及使用方法，包括以下步骤：
S1，构建导航服务系统，首先建立一个基于云数据的数据库，并将建筑物结构电子图板录入到基于云数据的数据库中，同时在基于云数据的数据库中汇编录入基于建筑物结构电子图板的导航系统、数据编码解码及纠偏操作系统，并将建筑物结构电子图板在基于建筑物结构电子图板的导航系统中构建映射数据；
S2，室内位置标定，首先在室内选择若干导航引导坐标位置，然后依次由GNSS微信定位系统对当前位置坐标进行标定识别，作为基础导航坐标，然后利用测距仪对基础导航坐标进行测距，并在距离基础导航坐标1—20米范围内选择至少一个观测点，并通过GNSS微信定位系统对当前观测点坐标进行识别标定，作为导航引导坐标，然后将获得的各基础导航坐标和导航引导坐标录入到基于云数据的数据库的建筑物结构电子图板中并标记，同时将相对应的一组基础导航坐标和导航引导坐标及S1步骤的基于建筑物结构电子图板的导航系统汇编生成二维识别码并打印，最后将打印后的二维识别码粘贴在选定的室内相应基础导航坐标位置处，即可完成导航系统构建；
S3，室内导航，完成S2步骤后，用户在室内直接通过手机对临近的其中一个二维识别码进行扫码识别，在完成扫码后，首选确认当前手机中是否下载有基于建筑物结构电子图板的导航系统和数据编码解码系统，若没有则从S1步骤中的基于云数据的数据库下载，确保手机中基于建筑物结构电子图板的导航系统和数据编码解码及纠偏操作系统正常运行；然后一方面由数据编码解码及纠偏操作系统对当前扫码信息进行识别同时对当前手机状态进行纠偏修正，并获得当前二维码对应的基础导航坐标和导航引导坐标信息，同时将基础导航坐标和导航引导坐标带入到基于建筑物结构电子图板的导航系统中并显示，从而获得用户当前在室内位置并同时通过基于建筑物结构电子图板的导航系统生成S2步骤标定的各基础导航坐标和导航引导坐标与当前坐标间的位置关系及引导路径，从而完成室内导航。
重点说明的，所述的S1步骤中数据编码解码及纠偏操作系统中，纠偏的过程是依据二维码信息，对室内导航中产生的路径a，且该路径a为一个维度为(n,2)的向量，同时由于室内导航的误差积累是一个时间相关的函数e(t)，因此由此为基础进行纠正；其中具体纠偏过程为：
第一步，当获取了最新的位置和方向信息后，首先对手机的重力传感器、加速度传感器、陀螺仪进行初始化；
第二步，对位置信息和轨迹进行纠正。令获取的新位置为
Figure BDA0002467024450000051
令手机地图系统上标志的当前位置信息为
Figure BDA0002467024450000052
令
Figure BDA0002467024450000053
将
Figure BDA0002467024450000054
叠加到a中，从而实现更新a轨迹，从而实现导航纠偏。
其中
Figure BDA0002467024450000055
为纠偏量。
进一步优化的，所述的S1步骤中，基于建筑物结构电子图板的导航系统中，建筑物结构电子图板为建筑物平面结构分布图。
进一步优化的，所述的S2步骤中，每个基础导航坐标均对应至少三个导航引导坐标，且各导航引导坐标环绕基础导航坐标呈扇形结构均布，相邻两个导航引导坐标间间距为1—5米。
本实施例中，所述的S3步骤中的各数据信息均传输至S1步骤的基于云数据的数据库中进行备份储存。
本发明较传统的导航系统，一方面有效客服了呈传统导航设备需借助无线数据通讯网络、卫星通讯网络体系方可进行导航运行的缺陷，从而在极大简化了导航系统结构构成的同时，另有效的克服因环境因素对通讯信号干扰造成的导航失效等情况发生；另一方面导航过程中，路径定位数据及路径修复作业效率及精度高，数据处理量小，从而极大的提高了室内环境导航定位的准确性、可靠性，并游侠降低了导航系统建设、运行的成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种室内导航构建及使用方法，其特征在于：所述的室内导航构建及使用方法包括以下步骤：
S1，构建导航服务系统，首先建立一个基于云数据的数据库，并将建筑物结构电子图板录入到基于云数据的数据库中，同时在基于云数据的数据库中汇编录入基于建筑物结构电子图板的导航系统、数据编码解码及纠偏操作系统，并将建筑物结构电子图板在基于建筑物结构电子图板的导航系统中构建映射数据；
S2，室内位置标定，首先在室内选择若干导航引导坐标位置，然后依次由GNSS微信定位系统对当前位置坐标进行标定识别，作为基础导航坐标，然后利用测距仪对基础导航坐标进行测距，并在距离基础导航坐标1—20米范围内选择至少一个观测点，并通过GNSS微信定位系统对当前观测点坐标进行识别标定，作为导航引导坐标，然后将获得的各基础导航坐标和导航引导坐标录入到基于云数据的数据库的建筑物结构电子图板中并标记，同时将相对应的一组基础导航坐标和导航引导坐标及S1步骤的基于建筑物结构电子图板的导航系统汇编生成二维识别码并打印，最后将打印后的二维识别码粘贴在选定的室内相应基础导航坐标位置处，即可完成导航系统构建；
S3，室内导航，完成S2步骤后，用户在室内直接通过手机对临近的其中一个二维识别码进行扫码识别，在完成扫码后，首选确认当前手机中是否下载有基于建筑物结构电子图板的导航系统和数据编码解码系统，若没有则从S1步骤中的基于云数据的数据库下载，确保手机中基于建筑物结构电子图板的导航系统和数据编码解码及纠偏操作系统正常运行；然后一方面由数据编码解码及纠偏操作系统对当前扫码信息进行识别同时对当前手机状态进行纠偏修正，并获得当前二维码对应的基础导航坐标和导航引导坐标信息，同时将基础导航坐标和导航引导坐标带入到基于建筑物结构电子图板的导航系统中并显示，从而获得用户当前在室内位置并同时通过基于建筑物结构电子图板的导航系统生成S2步骤标定的各基础导航坐标和导航引导坐标与当前坐标间的位置关系及引导路径，从而完成室内导航；
所述的S1步骤中数据编码解码及纠偏操作系统中，纠偏的过程是依据二维码信息，对室内导航中产生的路径a，且该路径a为一个维度为(n,2)的向量，同时由于室内导航的误差积累是一个时间相关的函数e(t)，因此由此为基础进行纠正；其中具体纠偏过程为：
第一步，当获取了最新的位置和方向信息后，首先对手机的重力传感器、加速度传感器、陀螺仪进行初始化；
第二步，对位置信息和轨迹进行纠正。令获取的新位置为
Figure FDA0003157510270000021
令手机地图系统上标志的当前位置信息为
Figure FDA0003157510270000022
令
Figure FDA0003157510270000023
将
Figure FDA0003157510270000024
叠加到a中，从而实现更新a轨迹，从而实现导航纠偏；
其中
Figure FDA0003157510270000025
为纠偏量。
2.根据权利要求1所述的一种室内导航构建及使用方法，其特征在于：所述的S1步骤中，基于建筑物结构电子图板的导航系统中，建筑物结构电子图板为建筑物平面结构分布图。
3.根据权利要求1所述的一种室内导航构建及使用方法，其特征在于：所述的S2步骤中，每个基础导航坐标均对应至少三个导航引导坐标，且各导航引导坐标环绕基础导航坐标呈扇形结构均布，相邻两个导航引导坐标间间距为1—5米。
4.根据权利要求1所述的一种室内导航构建及使用方法，其特征在于：所述的S3步骤中的各数据信息均传输至S1步骤的基于云数据的数据库中进行备份储存。
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