CN111609861A - 路网生成方法及装置、基于路网进行导航的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路网生成方法及装置、基于路网进行导航的方法及装置。其中，该路网生成方法包括：基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网；基于小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网生成小区内路网。本发明解决了相关技术中路径规划方式局限性较大，无法得到较优的路径的技术问题。

Description

路网生成方法及装置、基于路网进行导航的方法及装置

技术领域

本发明涉及用智能导航技术领域，具体而言，涉及一种路网生成方法及装置、基于路网进行导航的方法及装置。

背景技术

随着科学技术、生活水平的提高，移动机器人的应用逐渐增多。在许多应用场景中，移动机器人为了执行任务，需要穿越或者抵达大型商场、医院、餐厅等建筑物某处。因此，对于机器人跨楼层或跨社区行走的需求日益紧迫，急需一套完善统一的室内外路径规划与导航方法。

室外导航是通过基于高精度地图和多传感器融合实现定位，再通过具有拓扑关系的道路网实现路径规划和导航。目前，室外道路高精度地图资源体量大，导航技术成熟，能够满足载人车、无人车、移动机器人的室外导航需求。反观室内导航，由于建筑物内空间错综复杂，定位需求精度高，市面上采用的定位方法参差不齐，如基于磁钉、磁导轨、二维码、室内基站、激光雷达、相机等实现定位，同时可能会采用基于建筑平面几何图、像素矩阵图、3D室内环境模型图、室内路网等实现路径规划，尚未有一套成熟通用的路径规划和导航方案。这对移动机器人的大范围活动能力和环境适应性带来的极大的挑战。

针对上述相关技术中路径规划方式局限性较大，无法得到较优的路径的问题，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路网生成方法及装置、基于路网进行导航的方法及装置，以至少解决相关技术中路径规划方式局限性较大，无法得到较优的路径的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种路网生成方法，包括：基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网；基于所述小区内非建筑地面子路网和所述小区内建筑子路网生成小区内路网。

可选地，基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网，包括：基于所述建筑信息模型获取小区的几何信息，其中，所述几何信息包括：所述小区的非建筑空间的第一几何信息和所述小区的建筑内空间的第二几何信息；基于所述第一几何信息生成所述小区的非建筑空间对应的小区路面地图，以及基于所述第二几何信息生成所述小区的建筑内空间对应的建筑室内地图；根据所述小区路面地图生成所述小区内非建筑地面子路网，以及基于所述建筑室内地图生成所述小区内建筑子路网。

可选地，基于所述建筑室内地图生成所述小区内建筑子路网，包括：根据所述建筑室内地图按单楼层提取出单层子路网，其中，所述单层子路网包括：单楼层内所包括的各个空间的坐标节点，以及各个空间的坐标节点间的连接边；根据所述建筑室内地图标注的每个楼层的楼层连通设施，提取出每个楼层的楼层连接子路网，其中，所述楼层连接子路网包括：所述楼层连接设施在每个楼层停止的坐标节点以及起始的坐标节点，所述停止的坐标节点和所述起始的坐标节点的连接边；将所述小区的建筑内空间所包括的各个所述单层子路网与所述楼层连接子路网进行拼接，得到所述小区内建筑子路网。

可选地，将所述小区的建筑内空间所包括的各个所述单层子路网与所述楼层连接子路网进行拼接，得到所述小区内建筑子路网，包括：在所述小区的建筑内空间中，在所述单层子路网之间，通过所述楼层连接子路网，并以所述楼层连接设施在每个楼层停止的坐标节点和起始的坐标节点作为端口进行拼接，得到所述小区内建筑子路网。

可选地，基于所述小区内非建筑地面子路网和所述小区内建筑子路网生成小区内路网，包括：在所述小区中，在所述小区内建筑子路网之间,通过所述小区内非建筑地面子路网，并以建筑的出入口节点作为端口进行拼接，得到所述小区内路网。

可选地，该路网生成方法还包括：获取城市交通路网；基于所述城市交通路网和所述小区内路网，生成总路网。

可选地，基于所述城市交通路网和所述小区内路网，生成总路网包括：在所述小区内路网之间，通过所述城市交通路网，并以小区的出入口作为端口进行拼接，得到所述总路网。

可选地，该路网生成方法还包括：在所述建筑信息模型发生变更的情况下，对以下至少之一进行更新：所述小区内非建筑地面子路网，所述小区内建筑子路网所包括的单层子路网，所述小区内建筑子路网所包括的楼层连接子路网。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种基于路网进行导航的方法，所述路网包括基于建筑信息模型生成的小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网，所述小区内建筑子路网包括单层子路网和楼层连接子路网，所述方法包括：获取导航任务，其中，所述导航任务中携带有用于导航的起始地点和目标地点；确定所述起始地点在所述路网中的第一子路网，以及确定所述目标地点在所述路网中的第二子路网，其中，所述第一子路网和所述第二子路网包括以下至少之一：小区内非建筑地面子路网，所述单层子路网和所述楼层连接子路网；根据所述第一子路网以及所述第二子路网生成导航路径；基于所述导航路径进行导航。

可选地，根据所述第一子路网以及所述第二子路网生成导航路径包括：以小区内非建筑地面子路网，所述单层子路网和所述楼层连接子路网作为子路网节点，搜索由所述第一子路网至所述第二子路网的第一路径；基于子路网内路径生成器，生成所述第一路径所包括的各个子路网的内部的第二路径；将各个子路网的内部的第二路径，依据所述第一路径进行首尾拼接，生成所述导航路径。

可选地，基于所述导航路径进行导航包括以下至少之一：在基于所述导航路径进行导航的过程中，发生子路网切换的情况下，判断子路网的切换是否属于室内外切换，在子路网的切换属于室内外切换的情况下，更换在导航过程中用于定位的定位方式，并基于更换的定位方式进行定位后导航；在基于所述导航路径进行导航的过程中，发生导航路径上的子路网更新的情况下，更新所述导航路径上所述子路网内路径，并基于更新的子路网内路径进行导航。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种路网生成装置，包括：第一生成模块，用于基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网；第二生成模块，用于基于所述小区内非建筑地面子路网和所述小区内建筑子路网生成小区内路网。

可选地，所述第一生成模块，包括：第一获取子模块，用于基于所述建筑信息模型获取小区的几何信息，其中，所述几何信息包括：所述小区的非建筑空间的第一几何信息和所述小区的建筑内空间的第二几何信息；第一生成子模块，用于基于所述第一几何信息生成所述小区的非建筑空间对应的小区路面地图，以及基于所述第二几何信息生成所述小区的建筑内空间对应的建筑室内地图；第二生成子模块，用于根据所述小区路面地图生成所述小区内非建筑地面子路网，以及基于所述建筑室内地图生成所述小区内建筑子路网。

可选地，所述第二生成子模块，包括：第一提取单元，用于根据所述建筑室内地图按单楼层提取出单层子路网，其中，所述单层子路网包括：单楼层内所包括的各个空间的坐标节点，以及各个空间的坐标节点间的连接边；第二提取单元，用于根据所述建筑室内地图标注的每个楼层的楼层连通设施，提取出每个楼层的楼层连接子路网，其中，所述楼层连接子路网包括：所述楼层连接设施在每个楼层停止的坐标节点以及起始的坐标节点，所述停止的坐标节点和所述起始的坐标节点的连接边；拼接单元，用于将所述小区的建筑内空间所包括的各个所述单层子路网与所述楼层连接子路网进行拼接，得到所述小区内建筑子路网。

可选地，所述拼接单元，包括：第一拼接子单元，用于在所述小区的建筑内空间中，在所述单层子路网之间，通过所述楼层连接子路网，并以所述楼层连接设施在每个楼层停止的坐标节点和起始的坐标节点作为端口进行拼接，得到所述小区内建筑子路网。

可选地，所述第二生成模块，包括：拼接子模块，用于在所述小区中，在所述小区内建筑子路网之间,通过所述小区内非建筑地面子路网，并以建筑的出入口节点作为端口进行拼接，得到所述小区内路网。

可选地，该路网生成装置还包括：获取单元，用于获取城市交通路网；生成单元，用于基于所述城市交通路网和所述小区内路网，生成总路网。

可选地，所述生成单元包括：第二拼接子单元，用于在所述小区内路网之间，通过所述城市交通路网，并以小区的出入口作为端口进行拼接，得到所述总路网。

可选地，该路网生成装置还包括：更新模块，用于在所述建筑信息模型发生变更的情况下，对以下至少之一进行更新：所述小区内非建筑地面子路网，所述小区内建筑子路网所包括的单层子路网，所述小区内建筑子路网所包括的楼层连接子路网。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种基于路网进行导航的装置，所述路网包括基于建筑信息模型生成的小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网，所述小区内建筑子路网包括单层子路网和楼层连接子路网，该基于路网进行导航的装置包括：获取模块，用于获取导航任务，其中，所述导航任务中携带有用于导航的起始地点和目标地点；确定模块，用于确定所述起始地点在所述路网中的第一子路网，以及确定所述目标地点在所述路网中的第二子路网，其中，所述第一子路网和所述第二子路网包括以下至少之一：小区内非建筑地面子路网，所述单层子路网和所述楼层连接子路网；第三生成模块，用于根据所述第一子路网以及所述第二子路网生成导航路径；导航模块，用于基于所述导航路径进行导航。

可选地，所述第三生成模块包括：搜索子模块，用于以小区内非建筑地面子路网，所述单层子路网和所述楼层连接子路网作为子路网节点，搜索由所述第一子路网至所述第二子路网的第一路径；第一生成子模块，用于基于子路网内路径生成器，生成所述第一路径所包括的各个子路网的内部的第二路径；第二生成子模块，用于将各个子路网的内部的第二路径，依据所述第一路径进行首尾拼接，生成所述导航路径。

可选地，所述导航模块包括以下至少之一：第一导航子模块，用于在基于所述导航路径进行导航的过程中，发生子路网切换的情况下，判断子路网的切换是否属于室内外切换，在子路网的切换属于室内外切换的情况下，更换在导航过程中用于定位的定位方式，并基于更换的定位方式进行定位后导航；第二导航子模块，用于在基于所述导航路径进行导航的过程中，发生导航路径上的子路网更新的情况下，更新所述导航路径上所述子路网内路径，并基于更新的子路网内路径进行导航。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的路网生成方法，和/或，上述任一项所述基于路网进行导航的方法。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的路网生成方法，和/或，上述中任一项所述的基于路网进行导航的方法。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种机器人，包括：存储器，与所述存储器耦合的处理器，所述存储器和所述处理器通过总线系统相通信；其中，所述存储器用于存储程序；所述处理器用于运行所述存储器存储的程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的路网生成方法，和/或，上述中任一项所述的基于路网进行导航的方法。

在本发明实施例中，采用基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网；基于小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网生成小区内路网，通过本发明实施例提供的路网生成方法，实现了利用建筑信息模型BIM的技术对空间错综复杂的小区内空间进行处理，得到小区内非建筑地面子路网以及小区内建筑子路网，以得到小区内路网，为导航提供依据的目的，达到了提高路网的可靠性以及适用性的技术效果，进而解决了相关技术中路径规划方式局限性较大，无法得到较优的路径的技术问题。

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路网生成方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的小区内路网生成方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的单层子路网的示意图；

图4是根据本发明实施例的城市交通路网生成方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的总路网的示意图；

图6是根据本发明实施例的子路网间路径规划的示意图；

图7是根据本发明实施例的基于路网进行导航的方法的流程图；

图8是根据本发明实施例的可选的基于路网进行导航的方法的流程图；

图9是根据本发明实施例的路网生成装置的示意图；

图10是根据本发明实施例的路网生成装置的示意图。

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。

为了便于理解，下面对本发明实施例中出现的部分名词或术语进行详细说明。

地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)：是一种特定的十分重要的空间信息系统，在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

建筑信息模型(Building Information Modeling，简称BIM)：是用来形容以图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。

A星算法：是一种静态路网中求解最短最有效的直接搜索方法。

针对上述问题，在本发明实施例中，将多层级路网系统(即，上下文中的总路网)分为城市交通路网和小区内路网。其中，城市交通路网可以从地理信息系统GIS处获取，小区内路网则可以基于小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网生成。建筑信息模型BIM作为一种建筑领域新型信息化技术，不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象的空间状态信息。以BIM为基础，构建带有室内空间信息的室内拓扑路网，作为移动机器人室内路径规划与导航的统一方案，以室外道路高精度地图和具有拓扑关系的道路网，作为室外路径规划与导航的统一方案。

为了有效解决上述相关技术中路径规划方式局限性较大，无法得到较优的路径的技术问题。在本发明中提出了一种路网生成方法及装置、基于路网进行导航的方法及装置，下面将就本发明提出的路网生成方法及装置、基于路网进行导航的方法及装置展开描述。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种路网生成方法的方法实施例，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路网生成方法的流程图，如图1所示，该路网生成方法包括如下步骤：

步骤S102，基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网。

可选的，上述小区内非建筑地面子路网可以为小区内除了建筑物的区域(例如，小区内通往各个建筑物的道路)对应的子路网。

可选的，上述小区内建筑子路网可以为小区内各个建筑物对应的子路网。

步骤S104，基于小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网生成小区内路网。

由上可知，在本发明实施例中，可以基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网；基于小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网生成小区内路网，实现了利用建筑信息模型BIM的技术对空间错综复杂的小区内空间进行处理，得到小区内非建筑地面子路网以及小区内建筑子路网，以得到小区内路网，为导航提供依据的目的，达到了提高路网的可靠性以及适用性的技术效果。

值得注意的是，由于在本发明实施例中，对小区内非建筑地面子路网以及小区内建筑子路网进行全局路径同一规划，实现了机器人在子路网间行走过程中的无缝切换，提高了机器人的可活动范围。另外，在本发明实施例中，全局路径规划是通过小区内非建筑地面子路网与小区内建筑子路网的融合，提高了机器人的寻路效率。

因此，通过本发明实施例提供的路网生成方法，解决了相关技术中路径规划方式局限性较大，无法得到较优的路径的技术问题。

根据本发明上述实施例，在步骤S102中，基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网，包括：基于建筑信息模型获取小区的几何信息，其中，几何信息包括：小区的非建筑空间的第一几何信息和小区的建筑内空间的第二几何信息；基于第一几何信息生成小区的非建筑空间对应的小区路面地图，以及基于第二几何信息生成小区的建筑内空间对应的建筑室内地图；根据小区路面地图生成小区内非建筑地面子路网，以及基于建筑室内地图生成小区内建筑子路网。

在一种可选的实施例中，可以通过获取小区的几何信息，例如，小区的非建筑空间的第一几何信息和小区的建筑内空间的第二几何信息，并基于第一几何信息生成小区的非建筑空间对应的小区路面地图，以及基于第二几何信息生成小区的建筑内空间对应的建筑室内地图，进而可以基于小区路面地图生成小区内非建筑地面子路网，以及基于建筑室内地图生成小区内建筑子路网。

需要说明的是，由于建筑信息模型BIM作为一种建筑领域新型信息化技术，具备描述建筑物构建的几何信息、专业属性以及状态信息等功能。因此，在本发明实施例中，采用基于建筑信息模型的方式来获取小区的几何信息。

图2是根据本发明实施例的小区内路网生成方法的流程图，如图2所示，可以通过建筑信息模型BIM分别获取小区的非建筑空间的第一几何信息和小区的建筑内空间的第二几何信息；然后，基于第一几何信息生成小区的非建筑空间对应的小区路面地图，以及基于第二几何信息生成小区的建筑内空间对应的建筑室内地图；接着基于小区路面地图生成小区内非建筑地面子路网，以及基于建筑地图生成小区内建筑子路网。

需要说明的是，上述小区路面地图和建筑室内地图均为高精度地图。

由于小区内建筑空间至少可以包括：每层对应的单楼层，楼层连通设施。那么为了使生成的小区建筑子路网更加全面。基于建筑室内地图生成小区内建筑子路网可以包括如图2所示的两个方面，一个是单层子路网，另一个是楼层连接子路网。下面进行详细说明。

在一种可选的实施例中，基于建筑室内地图生成小区内建筑子路网，包括：根据建筑室内地图按单楼层提取出单层子路网，其中，单层子路网包括：单楼层内所包括的各个空间的坐标节点，以及各个空间的坐标节点间的连接边；根据建筑室内地图标注的每个楼层的楼层连通设施，提取出每个楼层的楼层连接子路网，其中，楼层连接子路网包括：楼层连接设施在每个楼层停止的坐标节点以及起始的坐标节点，停止的坐标节点和起始的坐标节点的连接边；将小区的建筑内空间所包括的各个单层子路网与楼层连接子路网进行拼接，得到小区内建筑子路网。

在该实施例中，一个方面，可以基于建筑室内地图按单楼层提取出单层子路网，具体可以包括：单楼层内各个房间、走廊等对应空间的坐标节点，以及各个房间、走廊等对应空间的坐标节点间的连接边；另外一个方面，可以根据建筑室内地图标注的每个楼层的楼层连通设施提取出每个楼层的楼层连接子路网，具体地，楼层连通子路网可以包括但不限于：楼层连接设置在每个楼层停止的坐标节点以及起始的坐标节点，停止的坐标节点和起始的坐标节点的连接边；再将小区的建筑内空间所包括的各个单层子路网与楼层连接子路网进行拼接，得到小区内建筑子路网。

其中，图3是根据本发明实施例的单层子路网的示意图，如图3所示，单层子路网包括多个节点，将单层楼层之间的各个房间、走廊等连接起来，得到单层子路网。

由上可知，在本发明实施例中，在建筑室内空间中，以单层子路网(水平路网)、楼层连接子路网(垂直路网)等作为室内最小子路网。在小区非建筑空间，以地面整体生成小区内非建筑地面子路网，即，最小子路网。

需要说明的是，在本发明实施例中，子路网为总路网中不可再分割的路网，不仅是路网更新的最小单元，也是拼接得到路网的最小单元。

可选的，上述楼层连通设施可以包括但不限于：楼梯、电梯等。

在一种可选的实施例中，将小区的建筑内空间所包括的各个单层子路网与楼层连接子路网进行拼接，得到小区内建筑子路网，包括：在小区的建筑内空间中，在单层子路网之间，通过楼层连接子路网，并以楼层连接设施在每个楼层停止的坐标节点和起始的坐标节点作为端口进行拼接，得到小区内建筑子路网。

由上可知，在本发明实施例中，可以利用建筑室内地图按单楼层提取出单层子路网，包括各个房间、走廊等对应空间的坐标节点，以及节点间的连接边；根据建筑室内地图标注的每个楼层的楼层连通设施，提取出每个楼层的楼层连接子路网，例如，电梯/楼梯在每层的停止点、等待点、连接边。

在一种可选的实施例中，基于小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网生成小区内路网，包括：在小区中，在小区内建筑子路网之间,通过小区内非建筑地面子路网，并以建筑的出入口节点作为端口进行拼接，得到小区内路网。

由上可知，在本发明实施例中，小区内建筑子路网之间，通过小区内非建筑地面子路网，并以建筑的出入口节点作为端口进行拼接，得到小区内路网。即，在本发明实施例中，子路网与子路网之间通过端口连接，组成上级子路网。这里的端口是指两个相邻子路网中坐标相同的坐标节点，但属于不同的子路网。

在一种可选的实施例中，该路网生成方法还可以包括：获取城市交通路网；基于城市交通路网和小区内路网，生成总路网。

可选的，在本发明实施例中，可以通过地理信息系统GIS来获取城市交通路网，基于该城市交通路网以及基于上述方式生成的小区内路网，得到总路网，从而可以得到比较完整全面的路网，即，总路网。

其中，图4是根据本发明实施例的城市交通路网生成方法的流程图，如图4所示，可以基于地理信息系统GIS获取小区外高精度地图，基于小区外高精度地图生成城市交通路网。如图4所示，基于小区外高精度地图生成城市交通路网可以包括两个方面，一个是公路子路网，一个是街道子路网。即，在本发明实施例中，城市交通路网可以从GIS处获取。

在该实施例中，通过利用公共高精度道路地图资源和基于上述方式生成的小区内路网，生成总路网，降低了室内外路网系统的构建成本。

在一种可选的实施例中，基于城市交通路网和小区内路网，生成总路网可以包括：在小区内路网之间，通过城市交通路网，并以小区的出入口作为端口进行拼接，得到总路网。

图5是根据本发明实施例的总路网的示意图，子路网间的连接关系，如图5所示。在同一栋大楼中，单层子路网之间通过楼层连接子路网，以楼层连接设施作为端口，相互拼接连通；在同一小区内，所有楼栋子网之间通过小区内非建筑地面子路网，以大楼地面层出入口节点和地下层出入节点作为端口，相互拼接连通；小区与小区之间，通过城市交通路网，以小区门口节点作为端口，相互拼接连通。如图5所示，将4号楼分为若干子路网：4号楼地下层子路网、4号楼地面层子路网、4号楼第2层子路网、4号楼第n层子路网，将6号楼分为若干子路网：6号楼地下层子路网、6号楼地面层子路网、6号楼第2层子路网、6号楼第n层子路网；6号楼与6号楼之间通过1号小区地面子路网连接，具体地，4号楼地下层子路网以及4号楼地面层子路网通过1号小区地面子路网与6号楼地面层子路网以及6号楼地下层子路网连接；1号小区地面子路网连接至城市交通路网，并通过城市交通路网连接至其他小区。

另外，在本发明实施例中，城市交通路网坐标系一般为经纬度坐标和海拔高度。小区内路网中的小区内建筑子路网都拥有自己的坐标系，为了保证精度，均为右手直角坐标系。各个子路网间坐标系均由齐次变换矩阵表示。

在一种可选的实施例中，该路网生成方法还可以包括：在建筑信息模型发生变更的情况下，对以下至少之一进行更新：小区内非建筑地面子路网，小区内建筑子路网所包括的单层子路网，小区内建筑子路网所包括的楼层连接子路网。

即，当建筑内空间环境发生变化时，例如，建筑物建筑期间，室内空间环境随着工程进度推移而发生变化，小区内建筑子路网也需要及时更新。需要说明的是，在本发明实施例中，仅需替换对应的子路网，从先关联相连通的端口即可。

需要说明的是，在本发明实施例中，小区内建筑子路网，小区内非建筑地面子路网均为BIM路网。城市交通道路网中的路径规划可由GIS提供，不再赘述。在BIM路网中进行路径规划，可通过A星算法搜索最短路径再做局部调整优化实现。

图6是根据本发明实施例的子路网间路径规划的示意图，可以将所有的最小单元子路网视作为单子路网节点，搜索求解起点所在的子路网到终点所在子路网的最优子路网访问路线；然后，通过子路网内路径生成器，求解子路网内部的连接路径；最后，将各子网内生成的路径首尾依次拼接得到最终路径。

通过本发明实施例提供的路网生成方法，通过构建最小子路网，在子路网间设置进出端口,并进行坐标转换系统，实现子路网拼接，连通室内外空间，在室内外路网上实现全局路径规划；还利用现有公共高精度道路地图资源和正在开发的室内路网，降低室内外路网系统构建成本。

另外，通过本发明实施例提供的路网生成方法，在室内外路网上实现全局路径规划，实现机器人在子路网间行走导航无缝切换，提高机器人可活动范围；全局路径规划通过分为子路网间路径规划和子路网内路径规划融合，提高了寻路效率；并利用现有公共高精度道路地图资源和正在开发的室内路网，降低室内外路网系统构建成本融合建筑物、社区道路、公共道路等子路网为室内外总路网，拆分简化复杂的路网和路径算法。实现了将不同体系不同坐标系的多有子路网，如：楼层子路网，楼栋子路网，小区子路网，全球交通道路网络融合为一个总路网，提供一套统一的路径规划导航方案，可为机器人提供全球路径规划导航。

实施例2

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种基于路网进行导航的方法实施例，需要说明的是，该路网包括基于建筑信息模型生成的小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网，小区内建筑子路网包括单层子路网和楼层连接子路网，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7是根据本发明实施例的基于路网进行导航的方法的流程图，如图7所示，该基于路网进行导航的方法可以包括如下步骤：

步骤S702，获取导航任务，其中，导航任务中携带有用于导航的起始地点和目标地点。

步骤S704，确定起始地点在路网中的第一子路网，以及确定目标地点在路网中的第二子路网，其中，第一子路网和第二子路网包括以下至少之一：小区内非建筑地面子路网，单层子路网和楼层连接子路网。

步骤S706，根据第一子路网以及第二子路网生成导航路径。

步骤S708，基于导航路径进行导航。

由上可知，在本发明实施例中，可以获取导航任务，其中，导航任务中携带有用于导航的起始地点和目标地点；确定起始地点在路网中的第一子路网，以及确定目标地点在路网中的第二子路网，其中，第一子路网和第二子路网包括以下至少之一：小区内非建筑地面子路网，单层子路网和楼层连接子路网；根据第一子路网以及第二子路网生成导航路径；基于导航路径进行导航，实现了确定导航任务中起始地点以及目标地点在基于建筑信息模型生成的小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网中对应的第一子路网和第二子路网，进而基于第一子路网和第二子路网生成导航路径的目的，达到了提高提高导航精确度的技术效果。

值得注意的是，由于在本发明实施例中，基于建筑信息模型生成的小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网的路网可以在室内外路网上实现全局路径规划，而用于生成导航路径的子路网是包括基于建筑信息模型生成的小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网的路网中的子路网，这就提高了基于导航路径移动的机器人的可活动范围，进而也就提高了生成的路航路径的可靠性。

因此，通过本发明实施例提供的基于路网进行导航的方法，解决了相关技术中路径规划方式局限性较大，无法得到较优的路径的技术问题。

根据本发明上述实施例，在步骤S706，根据第一子路网以及第二子路网生成导航路径包括：以小区内非建筑地面子路网，单层子路网和楼层连接子路网作为子路网节点，搜索由第一子路网至第二子路网的第一路径；基于子路网内路径生成器，生成第一路径所包括的各个子路网的内部的第二路径；将各个子路网的内部的第二路径，依据第一路径进行首尾拼接，生成导航路径。

在该实施例中，可以将小区非建筑地面子路网、单层子路网以及楼层连接子路网作为子路网连接点，搜索起始地点在路网中的第一子路网至目标地点在路网中的第二子路网对应的第一路径；然后确定第一路径所包括的各个子路网，并基于子路网内路径生成器生成各个子路网内部的第二路径；接着参照第一路径将各个子路网的内部的第二路径进行收尾连接，以生成导航路径。

根据本发明上述实施例，在步骤S708中，基于导航路径进行导航可以包括以下至少之一：在基于导航路径进行导航的过程中，发生子路网切换的情况下，判断子路网的切换是否属于室内外切换，在子路网的切换属于室内外切换的情况下，更换在导航过程中用于定位的定位方式，并基于更换的定位方式进行定位后导航；在基于导航路径进行导航的过程中，发生导航路径上的子路网更新的情况下，更新导航路径上子路网内路径，并基于更新的子路网内路径进行导航。

即，在基于导航路径进行导航的过程中，会实时判断生成导航路径的各个子路网是否存在子路网切换，或者，导航路径上的子路网是否更新，并基于判断结果执行对应操作。下面结合附图进行详细说明。

图8是根据本发明实施例的可选的基于路网进行导航的方法的流程图，如图8所示，该基于路网进行导航的方法包括如下步骤：

步骤S801，获取导航任务。

步骤S802，解析导航任务得到当前位置所在的第一子路网。

步骤S803，解析得到导航任务中的目标地点所在的第二子路网。

步骤S804，确定最优子路网访问路径。

步骤S805，基于最优子路网访问路径生成完整导航路径并开始导航。

步骤S806，沿导航路径行走预定距离。

步骤S807，判断是否到达目标地点；若是，则执行步骤S808；若否，则执行步骤S809，

步骤S808，确定本次导航结束。

步骤S809，在基于导航路径进行导航的过程中，判断是否发生子路网切换；若是，则执行步骤S810；若否，执行步骤S812。

步骤S810，判断子路网切换是否属于室内外切换；若是，则执行步骤S811；反之，执行步骤S812。

步骤S811，更换在导航过程中用于定位的定位方式，并基于更换的定位方式进行定位后导航。

步骤S812，判断导航路径上的子路网是否存在更新；若是，则返回执行步骤S802；若否，则返回执行步骤S806。

通过本发明实施例提供的基于路网进行导航的方法，将室内路网与室外路网分别作为单独子网，子网之间设置进出子网节点作为移动机器人室内外导航的切换点，实现机器人室内外统一路径规划导航。

实施例3

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种路网生成装置，图9是根据本发明实施例的路网生成装置的示意图，如图9所示，该路网生成装置包括：第一生成模块91以及第二生成模块93。下面对该路网生成装置进行详细说明。

第一生成模块91，用于基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网。

第二生成模块93，用于基于小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网生成小区内路网。

此处需要说明的是，上述第一生成模块91以及第二生成模块93对应于实施例1中的步骤S102至S104，上述单元与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述单元作为装置的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。

由上可知，在本申请上述实施例中，可以利用第一生成模块基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网；并利用第二生成模块基于小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网生成小区内路网。通过本发明实施例提供的路网生成装置，实现了利用建筑信息模型BIM的技术对空间错综复杂的小区内空间进行处理，得到小区内非建筑地面子路网以及小区内建筑子路网，以得到小区内路网，为导航提供依据的目的，达到了提高路网的可靠性以及适用性的技术效果，进而解决了相关技术中路径规划方式局限性较大，无法得到较优的路径的技术问题。

在一种可选的实施例中，第一生成模块，包括：第一获取子模块，用于基于建筑信息模型获取小区的几何信息，其中，几何信息包括：小区的非建筑空间的第一几何信息和小区的建筑内空间的第二几何信息；第一生成子模块，用于基于第一几何信息生成小区的非建筑空间对应的小区路面地图，以及基于第二几何信息生成小区的建筑内空间对应的建筑室内地图；第二生成子模块，用于根据小区路面地图生成小区内非建筑地面子路网，以及基于建筑室内地图生成小区内建筑子路网。

在一种可选的实施例中，第二生成子模块，包括：第一提取单元，用于根据建筑室内地图按单楼层提取出单层子路网，其中，单层子路网包括：单楼层内所包括的各个空间的坐标节点，以及各个空间的坐标节点间的连接边；第二提取单元，用于根据建筑室内地图标注的每个楼层的楼层连通设施，提取出每个楼层的楼层连接子路网，其中，楼层连接子路网包括：楼层连接设施在每个楼层停止的坐标节点以及起始的坐标节点，停止的坐标节点和起始的坐标节点的连接边；拼接单元，用于将小区的建筑内空间所包括的各个单层子路网与楼层连接子路网进行拼接，得到小区内建筑子路网。

在一种可选的实施例中，拼接单元，包括：第一拼接子单元，用于在小区的建筑内空间中，在单层子路网之间，通过楼层连接子路网，并以楼层连接设施在每个楼层停止的坐标节点和起始的坐标节点作为端口进行拼接，得到小区内建筑子路网。

在一种可选的实施例中，第二生成模块，包括：拼接子模块，用于在小区中，在小区内建筑子路网之间,通过小区内非建筑地面子路网，并以建筑的出入口节点作为端口进行拼接，得到小区内路网。

在一种可选的实施例中，该路网生成装置还包括：获取单元，用于获取城市交通路网；生成单元，用于基于城市交通路网和小区内路网，生成总路网。

在一种可选的实施例中，生成单元包括：第二拼接子单元，用于在小区内路网之间，通过城市交通路网，并以小区的出入口作为端口进行拼接，得到总路网。

在一种可选的实施例中，该路网生成装置还包括：更新模块，用于在建筑信息模型发生变更的情况下，对以下至少之一进行更新：小区内非建筑地面子路网，小区内建筑子路网所包括的单层子路网，小区内建筑子路网所包括的楼层连接子路网。

实施例4

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种路网生成装置，这里的路网包括基于建筑信息模型生成的小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网，小区内建筑子路网包括单层子路网和楼层连接子路网，图10是根据本发明实施例的路网生成装置的示意图，如图10所示，该路网生成装置包括：获取模块1001，确定模块1003，第三生成模块1005以及导航模块1007。下面对该路网生成装置进行详细说明。

获取模块1001，用于获取导航任务，其中，导航任务中携带有用于导航的起始地点和目标地点。

确定模块1003，用于确定起始地点在路网中的第一子路网，以及确定目标地点在路网中的第二子路网，其中，第一子路网和第二子路网包括以下至少之一：小区内非建筑地面子路网，单层子路网和楼层连接子路网。

第三生成模块1005，用于根据第一子路网以及第二子路网生成导航路径。

导航模块1007，用于基于导航路径进行导航。

此处需要说明的是，上述获取模块1001，确定模块1003，第三生成模块1005以及导航模块1007对应于实施例2中的步骤S702至S708，上述单元与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例2所公开的内容。需要说明的是，上述单元作为装置的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。

由上可知，在本申请上述实施例中，可以利用获取模块获取导航任务，其中，导航任务中携带有用于导航的起始地点和目标地点；然后利用确定模块确定起始地点在路网中的第一子路网，以及确定目标地点在路网中的第二子路网，其中，第一子路网和第二子路网包括以下至少之一：小区内非建筑地面子路网，单层子路网和楼层连接子路网；并利用第三生成模块根据第一子路网以及第二子路网生成导航路径；以及导航模块基于导航路径进行导航。通过本发明实施例提供的基于路网进行导航的装置，实现了确定导航任务中起始地点以及目标地点在基于建筑信息模型生成的小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网中对应的第一子路网和第二子路网，进而基于第一子路网和第二子路网生成导航路径的目的，达到了提高提高导航精确度的技术效果，进而解决了相关技术中路径规划方式局限性较大，无法得到较优的路径的技术问题。

在一种可选的实施例中，第三生成模块包括：搜索子模块，用于以小区内非建筑地面子路网，单层子路网和楼层连接子路网作为子路网节点，搜索由第一子路网至第二子路网的第一路径；第一生成子模块，用于基于子路网内路径生成器，生成第一路径所包括的各个子路网的内部的第二路径；第二生成子模块，用于将各个子路网的内部的第二路径，依据第一路径进行首尾拼接，生成导航路径。

在一种可选的实施例中，导航模块包括以下至少之一：第一导航子模块，用于在基于导航路径进行导航的过程中，发生子路网切换的情况下，判断子路网的切换是否属于室内外切换，在子路网的切换属于室内外切换的情况下，更换在导航过程中用于定位的定位方式，并基于更换的定位方式进行定位后导航；第二导航子模块，用于在基于导航路径进行导航的过程中，发生导航路径上的子路网更新的情况下，更新导航路径上子路网内路径，并基于更新的子路网内路径进行导航。

实施例5

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述中任意一项的路网生成方法，和/或，上述任一项基于路网进行导航的方法。

实施例6

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序执行上述中任意一项的路网生成方法，和/或，上述中任一项的基于路网进行导航的方法。

实施例7

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种机器人，包括：存储器，与存储器耦合的处理器，存储器和处理器通过总线系统相通信；其中，存储器用于存储程序；处理器用于运行存储器存储的程序，其中，程序运行时执行上述中任意一项的路网生成方法，和/或，上述中任一项的基于路网进行导航的方法。

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 (16)

1.一种路网生成方法，其特征在于，包括：

基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网；

基于所述小区内非建筑地面子路网和所述小区内建筑子路网生成小区内路网。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网，包括：

基于所述建筑信息模型获取小区的几何信息，其中，所述几何信息包括：所述小区的非建筑空间的第一几何信息和所述小区的建筑内空间的第二几何信息；

基于所述第一几何信息生成所述小区的非建筑空间对应的小区路面地图，以及基于所述第二几何信息生成所述小区的建筑内空间对应的建筑室内地图；

根据所述小区路面地图生成所述小区内非建筑地面子路网，以及基于所述建筑室内地图生成所述小区内建筑子路网。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述建筑室内地图生成所述小区内建筑子路网，包括：

根据所述建筑室内地图按单楼层提取出单层子路网，其中，所述单层子路网包括：单楼层内所包括的各个空间的坐标节点，以及各个空间的坐标节点间的连接边；

根据所述建筑室内地图标注的每个楼层的楼层连通设施，提取出每个楼层的楼层连接子路网，其中，所述楼层连接子路网包括：所述楼层连接设施在每个楼层停止的坐标节点以及起始的坐标节点，所述停止的坐标节点和所述起始的坐标节点的连接边；

将所述小区的建筑内空间所包括的各个所述单层子路网与所述楼层连接子路网进行拼接，得到所述小区内建筑子路网。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述小区的建筑内空间所包括的各个所述单层子路网与所述楼层连接子路网进行拼接，得到所述小区内建筑子路网，包括：

在所述小区的建筑内空间中，在所述单层子路网之间，通过所述楼层连接子路网，并以所述楼层连接设施在每个楼层停止的坐标节点和起始的坐标节点作为端口进行拼接，得到所述小区内建筑子路网。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述小区内非建筑地面子路网和所述小区内建筑子路网生成小区内路网，包括：

在所述小区中，在所述小区内建筑子路网之间,通过所述小区内非建筑地面子路网，并以建筑的出入口节点作为端口进行拼接，得到所述小区内路网。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

获取城市交通路网；

基于所述城市交通路网和所述小区内路网，生成总路网。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述城市交通路网和所述小区内路网，生成总路网包括：

在所述小区内路网之间，通过所述城市交通路网，并以小区的出入口作为端口进行拼接，得到所述总路网。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述建筑信息模型发生变更的情况下，对以下至少之一进行更新：所述小区内非建筑地面子路网，所述小区内建筑子路网所包括的单层子路网，所述小区内建筑子路网所包括的楼层连接子路网。

9.一种基于路网进行导航的方法，其特征在于，所述路网包括基于建筑信息模型生成的小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网，所述小区内建筑子路网包括单层子路网和楼层连接子路网，所述方法包括：

获取导航任务，其中，所述导航任务中携带有用于导航的起始地点和目标地点；

确定所述起始地点在所述路网中的第一子路网，以及确定所述目标地点在所述路网中的第二子路网，其中，所述第一子路网和所述第二子路网包括以下至少之一：小区内非建筑地面子路网，所述单层子路网和所述楼层连接子路网；

根据所述第一子路网以及所述第二子路网生成导航路径；

基于所述导航路径进行导航。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述第一子路网以及所述第二子路网生成导航路径包括：

以小区内非建筑地面子路网，所述单层子路网和所述楼层连接子路网作为子路网节点，搜索由所述第一子路网至所述第二子路网的第一路径；

基于子路网内路径生成器，生成所述第一路径所包括的各个子路网的内部的第二路径；

将各个子路网的内部的第二路径，依据所述第一路径进行首尾拼接，生成所述导航路径。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，基于所述导航路径进行导航包括以下至少之一：

在基于所述导航路径进行导航的过程中，发生子路网切换的情况下，判断子路网的切换是否属于室内外切换，在子路网的切换属于室内外切换的情况下，更换在导航过程中用于定位的定位方式，并基于更换的定位方式进行定位后导航；

在基于所述导航路径进行导航的过程中，发生导航路径上的子路网更新的情况下，更新所述导航路径上所述子路网内路径，并基于更新的子路网内路径进行导航。

12.一种路网生成装置，其特征在于，包括：

第一生成模块，用于基于建筑信息模型生成小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网；

第二生成模块，用于基于所述小区内非建筑地面子路网和所述小区内建筑子路网生成小区内路网。

13.一种基于路网进行导航的装置，其特征在于，所述路网包括基于建筑信息模型生成的小区内非建筑地面子路网和小区内建筑子路网，所述小区内建筑子路网包括单层子路网和楼层连接子路网，所述装置包括：

获取模块，用于获取导航任务，其中，所述导航任务中携带有用于导航的起始地点和目标地点；

确定模块，用于确定所述起始地点在所述路网中的第一子路网，以及确定所述目标地点在所述路网中的第二子路网，其中，所述第一子路网和所述第二子路网包括以下至少之一：小区内非建筑地面子路网，所述单层子路网和所述楼层连接子路网；

第三生成模块，用于根据所述第一子路网以及所述第二子路网生成导航路径；

导航模块，用于基于所述导航路径进行导航。

14.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至8中任意一项所述的路网生成方法，和/或，权利要求9至11中任一项所述基于路网进行导航的方法。

15.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序执行权利要求1至8中任意一项所述的路网生成方法，和/或，权利要求9至11中任一项所述的基于路网进行导航的方法。

16.一种机器人，其特征在于，包括：存储器，与所述存储器耦合的处理器，所述存储器和所述处理器通过总线系统相通信；其中，

所述存储器用于存储程序；

所述处理器用于运行所述存储器存储的程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至8中任意一项所述的路网生成方法，和/或，权利要求9至11中任一项所述的基于路网进行导航的方法。

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