CN112729313B - 室内导航定位方法、终端及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导航方法技术领域，提供一种室内导航定位方法、终端及计算机存储介质，所述方法包括：获取用户输入的目的地，并根据目的地下载室内地图，并确定导航过程的导航参数；根据确定的导航参数，形成预设的导航路线，并形成室内导航地图；实时采集用户所在的位置信息，当用户的位置信息与目的地所在建筑物的位置坐标匹配时，对用户是否进行建筑物进行判断，当判断出用户进入建筑物后，按照室内导航地图进行室内导航；在室内导航过程中，获取手机运动信息并采集用户所在环境中的标注二维码，根据标注二维码信息并结合用户的当前位置信息，对导航路线进行适配性矫正。本发明能够减少对设备的依赖性，并可以根据室内环境的变化进行快速部署。

Description

室内导航定位方法、终端及计算机存储介质

技术领域

本发明涉及导航方法技术领域，尤其涉及一种室内导航定位方法、终端及计算机存储介质。

背景技术

在日常生活中，人们通常使用导航应用规划出行路线。目前的导航方法主要根据用户设置的起点和终点规划导航路径。然而，目前的导航方法主要针对室外进行导航，能够提供较好的导航和定位效果。

现在的商贸区、医院等大型建筑占地面积大，商家和商品较多，室内结构较复杂，因此，人们对于室内精确定位与导航的需求日益强烈。

目前，室内导航多数通过wifi等辅助设备进行导航，以wifi等辅助设备的定位方式通常需要进行设备相对位置的标定，一旦室内空间布局发生变化或设备失效，需要重新进行标定，工作量大，且灵活度不够。同时WiFi等辅助设备对室内地理或事务标识需要通过其他辅助方式获取，不能够直接记载地理或事务标识信息，地理物件标识性不足，缺少对导航中地理参照需求的支持。另外，通过wifi等辅助设备进行导航的成本较高，且受到设备因素部署的制约，难以全面推广。

发明内容

本发明主要解决室内导航多数通过wifi等辅助设备进行导航，成本较高，部署受限等技术问题，提出一种室内导航定位方法、终端及计算机存储介质，所述室内导航定位方法主要减少对设备的依赖性，并可以根据室内环境的变化进行快速部署。

本发明提供一种室内导航定位方法，包括以下过程：

步骤100，获取用户输入的目的地，并根据目的地下载室内地图，并确定导航过程的导航参数；

步骤200，根据确定的导航参数，形成预设的导航路线，并形成室内导航地图；

步骤300，实时采集用户所在的位置信息，当用户的位置信息与目的地所在建筑物的位置坐标匹配时，对用户是否进行建筑物进行判断，当判断出用户进入建筑物后，按照室内导航地图进行室内导航；

步骤400，在室内导航过程中，获取手机运动信息并采集用户所在环境中的标注二维码，根据标注二维码信息并结合用户的当前位置信息，对导航路线进行适配性矫正。

进一步的，对用户是否进入目的地所在建筑物进行判断，包括以下两种方法：

(1)连续两次采样的地理坐标构成的矢量指向建筑物还是背离建筑物，如果指向建筑物，则表示用户进入建筑物室内；如果背离建筑物，表示用户走出建筑物室内；或者

(2)用户的地理坐标是否在建筑物周界坐标的外侧，如果在建筑物周界坐标的外侧，则判断用户在该建筑物的室外，否则判断用户在该建筑物的室内。

进一步的，步骤400包括步骤401至步骤404：

步骤401，在室内导航过程中，实时获取手机运动信息，确定用户的当前导航位置；

步骤402，通过手机摄像头实时获取用户所在环境的环境图片，在环境图片中搜索并识别标注二维码信息，并确定矫正二维码；

步骤403，根据识别到的标注二维码信息进行位置匹配，确定用户的真实位置；

步骤404，根据确定的用户的真实位置，计算待矫正的行进距离，对导线路线进行矫正。

进一步的，所述矫正二维码编码内容包括基准点编码、水平方向角、高度方向角、距离以及标志物编码。

进一步的，在步骤400之后，还包括：

步骤500，将矫正后的导线路线，进行导航提示。

对应的，本发明还提供一种室内导航定位终端，包括处理器、输入单元、输出单元和存储器，处理器、输入单元、输出单元和存储器相互连接，其中，存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行本发明任意实施例提供的方法。

对应的，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行本发明任意实施例提供的方法。

本发明提供的一种室内导航定位方法、终端及计算机存储介质，本发明方法是借助以二维码为载体的地理标识，进行相对坐标匹配实现导航定位和线路参照标志物提示。与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明借助二维码标注进行导航，克服了对wifi等辅助设备的依赖性，同时二维码部署具有很强的随机性，对室内结构及其标志物改变频繁的场景具有较好的实用性。

2、室内构件(物体)和空间划分变化时，修改标注二维码即可进行导航，不需要重新部署其他设备，具有较好的灵活性。

3、对新增设或者改变的室内构件可以随时增加二维码，便于构件的标注，有利于室内的构件变化的响应。

4、采用简单三角函数计算完成导航的偏差校验，计算速度快，不受其他测量设备的限制，能够较好满足导航速度的要求。

附图说明

图1是本发明提供的室内导航定位方法的实现流程图；

图2是根据矫正二维码确定用户真实位置的原理图；

图3是导线路线矫正过程的原理图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

如图1所示，本发明实施例提供的基于标注二维码自匹配的室内导航定位方法，包括以下过程：

步骤100，获取用户输入的目的地，并根据目的地下载室内地图，并确定导航过程的导航参数。

用户可以根据导航的目的地，下载该目的地对应的室内地图，室内地图通常由维护单位在建筑图上进行简单标绘制作，简单交互由一些常规的图元组合完成，维护人员不需要地图知识就可以对室内物体或构件进行标注和修改。

用户输入目的地，可以根据地图位置直接选取目的地或者根据室内构件(物体)名称选择目的地等方法确定目的地；

根据用户输入的目的地，生成导航的目的地信息，确定导航过程的导航参数。所述导航参数包括路径起点、路径终点、路径构成的标志点、路线、路线周边参照物、预测行进时间等。

步骤200，根据确定的导航参数，形成预设的导航路线，并形成室内导航地图。

本步骤根据步骤100中确定的导航参数，形成预设的导航路线，此时的导航路线包括室外导航和室内导航；预设的导航路线，包括路线选择、路线周边标注性构件(物体)等。同时，根据预设的导航路线，下载导航路线周边主要构件的介绍性信息，介绍性信息作为临时文件，供导航过程中，进行辅助介绍和参照物辨识。

步骤100下载的室内地图，本步骤根据确定的导航参数，在形成预设的导航路线的同时，形成更高精度的室内导航地图。

步骤300，实时采集用户所在的位置信息，当用户的位置信息与目的地所在建筑物的位置坐标匹配时，对用户是否进行建筑物进行判断，当判断出用户进入建筑物后，按照室内导航地图进行室内导航。

建筑物的位置坐标包括GPS位置坐标或北斗位置坐标，本步骤根据实时采集的位置信息，对用户是否进入目的地所在建筑物进行判断，当判断出用户进入建筑物后，即用户到达建筑物入口坐标，从室外导航切换到室内导航，开始按照室内导航地图进行室内导航。

室内外导航的切换，是以建筑物出入口的地理坐标的矢量方向进行辨识的，对用户是否进入目的地所在建筑物进行判断，包括以下两种方法：

(1)连续两次采样的地理坐标构成的矢量指向建筑物还是背离建筑物，如果指向建筑物，则表示用户进入建筑物室内；如果背离建筑物，表示用户走出建筑物室内；或者

(2)用户的地理坐标是否在建筑物周界坐标的外侧，如果在建筑物周界坐标的外侧，则判断用户在该建筑物的室外，否则判断用户在该建筑物的室内。

考虑平滑效果，判断用户是否进入目的地所在建筑物过程可以采用一定的时延，通过时延期的多次(一般为三次)比对，确定导航者是否在室内。

步骤400，在室内导航过程中，获取手机运动信息并采集用户所在环境中的标注二维码，根据标注二维码信息并结合用户的当前位置信息，对导航路线进行适配性矫正。具体包括步骤401至404：

步骤401，在室内导航过程中，实时获取手机运动信息，确定用户的当前导航位置。

手机运动信息包括方向角、运动速度和运动时间，方向角、运动速度由手机内置的加速度感应器采集，运动时间由手机内置的时钟提供；通过手机运动信息可以计算出用户平面运动轨迹和距离，确定用户的当前导航位置，进而能够得到当前导航位置与导航目的地的空间距离。

由于用户在运动，会与导航路线存在一定的偏差，所以本步骤要实时确定用户的当前导航位置，便于对导航路线进行矫正。

步骤402，通过手机摄像头实时获取用户所在环境的环境图片，在环境图片中搜索并识别标注二维码信息，并确定矫正二维码。

在本实施例中，室内环境中的标注二维码可以提前布置在室内显眼位，如果室内布置发生变化(如商场内商铺变化)，只需更换标注二维码。

本步骤通过手机内置的摄像机自动获取用户所在环境的环境图片，并从环境图片中搜索并识别标注二维码。识别过程可以通过特定符号提取用于导航标注的标注二维码，而略其他二维码。环境图片中可能存在一个或者多个识别二维码。

同时，本步骤可以根据识别二维码与建筑物室内高度的比例，以及环境图片中相邻识别二维码之间的距离，辨识识别二维码与导航者距离(非精确)，选择最临近的2-3个识别二维码作为矫正二维码，矫正二维码中带有与基准点的相对位置信息。其中，基准点是室内导航坐标系的基准，基准点是以建筑物永久固定的几个关键点位作为基准的。基准点用来作为二维码的位置坐标的基准坐标，二维码的位置由相对于基准点的空间距离和角度确定的。基准点可以在室内地图中提前确定的几个基准点，例如，建筑物每个楼层设置四个基准点。

具体的，本步骤中涉及的室内导航的矫正二维码编码内容包括基准点编码、水平方向角、高度方向角、距离以及标志物编码，具体结构如下：、<@[基准点编码][水平方向角][高度方向角][距离]@><&[标志物编码]&>；其中'@”&'符号用于区分二维码类信息，‘@’为矫正坐标信息，'&'为标志物信息；基准点编码给出了参照的基准点编号；水平方向角以正北为基准线，度量标注二维码地点与基准点的方向偏离角；高度方向以海拔高度为基准角度标注二维码地点与基准点的方向偏离角；距离度量标注二维码地点与基准点的直线距离。

步骤403，根据识别到的标注二维码信息进行位置匹配，确定用户的真实位置。

矫正二维码中带有与基准点的相对位置信息，根据最临近2-3个二维码的基准点相对位置。计算用户与目的地的距离，通过基准点计算2-3个矫正二维码与目的地的距离m1,m2,(m3)，选择与用户与目的地的距离最近的值作为待使用的矫正二维码。

图2是根据矫正二维码确定用户真实位置的原理图。如图2所示，任意选择二个矫正二维码，可知两个矫正二维码间的距离L(通过与基准点的距离获得)，通过图形计算出摄像机和两个矫正二维码构成的三角形的三个内角(a,b,c)。可以通过下述三角形计算得到摄像机的位置，该位置借助两个矫正二维码的位置，即可获得用户的真实位置(M，N)，得到真实位置后，可以进行导航的信息提示。计算用户的真实位置的三角形方法如下：

L＝L1+L2

L1*tna＝L2*tnb

M＝L1/cosa

N＝L2/cosb

其中，a表示三角形以矫正二维码1为顶点的内角，b表示三角形以矫正二维码2为顶点的内角，c表示三角形以摄像机为顶点的内角；L表示两个矫正二维码间的距离，L1、L2表示矫正二维码间的距离分成的两个线段，tna表示角a的正切函数，tnb表示角b的正切函数，M表示矫正二维码1与摄像机之间的距离，N表示矫正二维码2与摄像机之间的距离，cosa表示角a的余弦函数，cosb表示角b的余弦函数。

确定用户的真实位置之后，能够得到真实位置与目的地间的空间距离。

步骤404，根据确定的用户的真实位置，计算待矫正的行进距离，对导线路线进行矫正。

矫正是通过一组三角形运算完成的，导航偏离二维码矫正算法如下：

图3是导线路线矫正过程的原理图。如图3所示，通过以下过程计算得到当前导航位置需要矫正到真实位置的距离，并通过矫正二维码与真实位置的空间距离、矫正二维码与当前导航位置的空间距离以及待矫正的行进距离可以求出矫正的角度。该部分主要用于导航地图的位置处理。

待矫正的行进距离可以通过三角形的计算得到。计算的基本数学原理如下：

1.已知三角形三条边长，求三个内角

cosC＝(a^2+b^2-c^2)/(2·a·b)

cosB＝(a^2+c^2-b^2)/(2·a·c)

cosA＝(c^2+b^2-a^2)/(2·b·c)

a,b,c为三角形三边长度，A,B,C分别为边a,b,c相对的角。

2.已知三角形两条边长度及其夹角，求第三边长度

a^2＝b^2+c^2-2*b*c*CosA

3.矫正计算过程

(1)通过D1、D2计算出D3

(2)通过D3、D4计算出D5

(3)通过D3、D7计算出D6

(4)通过D6、D5计算出D

其中，D1表示基准点与导航目的地的空间距离(由室内地图的坐标计算得到)，D2表示基准点与标注二维码的空间距离(由标注二维码生成和部署时完成，即室内地图维护时完成)，D3表示校准二维码与导航目的地的空间距离，D4表示当前的导航位置与导航目的地的空间距离(通过步骤401获得)，D5表示矫正二维码与当前导航位置的空间距离，D6表示矫正二维码与真实位置的空间距离(由室内地图的坐标计算得到)，D7表示真实位置与目的地间的空间距离(通过步骤403获得)。D表示待矫正的行进距离。

计算得到待矫正的行进距离后，对导线路线进行矫正。

步骤500，将矫正后的导线路线，进行导航提示。

本步骤可以采用文字、图形、语音方式进行导航提示。

本发明提供的一种基于标注二维码自匹配的室内导航定位方法，借助以二维码为载体的地理标识，进行相对坐标匹配实现导航定位和线路参照标志物提示，克服了对专用设备的依赖性，同时二维码部署具有很强的随机性，对室内结构及其标志物改变频繁的场景具有较好的实用性。

本发明实施例还提供一种室内导航定位终端，包括处理器、输入单元、输出单元和存储器，处理器、输入单元、输出单元和存储器相互连接，其中，存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行本发明任意实施例提供的室内导航定位方法。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行本发明任意实施例提供的室内导航定位方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种室内导航定位方法，其特征在于，包括以下过程：

步骤100，获取用户输入的目的地，并根据目的地下载室内地图，并确定导航过程的导航参数；

步骤200，根据确定的导航参数，形成预设的导航路线，并形成室内导航地图；

步骤300，实时采集用户所在的位置信息，当用户的位置信息与目的地所在建筑物的位置坐标匹配时，对用户是否进入建筑物进行判断，当判断出用户进入建筑物后，按照室内导航地图进行室内导航；

步骤400，在室内导航过程中，获取手机运动信息并采集用户所在环境中的标注二维码，根据标注二维码信息并结合用户的当前位置信息，对导航路线进行适配性矫正；步骤400包括步骤401至步骤404：

步骤401，在室内导航过程中，实时获取手机运动信息，确定用户的当前导航位置；

步骤402，通过手机摄像头实时获取用户所在环境的环境图片，在环境图片中搜索并识别标注二维码信息，并确定矫正二维码；所述矫正二维码编码内容包括基准点编码、水平方向角、高度方向角、距离以及标志物编码；

步骤403，根据识别到的标注二维码信息进行位置匹配，确定用户的真实位置；

所述步骤403，包括：任意选择二个矫正二维码，可知两个矫正二维码间的距离L，通过图形计算出摄像机和两个矫正二维码构成的三角形的三个内角；通过三角形计算得到摄像机的位置，该位置借助两个矫正二维码的位置，获得用户的真实位置，公式如下：

L＝L1+L2；

L1*tna＝L2*tnb；

M＝L1/cosa；

N＝L2/cosb；

其中，a表示三角形以第一矫正二维码为顶点的内角，b表示三角形以第二矫正二维码为顶点的内角，c表示三角形以摄像机为顶点的内角；L表示两个矫正二维码间的距离，L1、L2表示矫正二维码间的距离分成的两个线段，tna表示角a的正切函数，tnb表示角b的正切函数，M表示第一矫正二维码与摄像机之间的距离，N表示第二矫正二维码与摄像机之间的距离，cosa表示角a的余弦函数，cosb表示角b的余弦函数；

步骤404，根据确定的用户的真实位置，计算待矫正的行进距离，对导线路线进行矫正。

2.根据权利要求1所述的室内导航定位方法，其特征在于，在步骤300中，对用户是否进入目的地所在建筑物进行判断，包括以下两种方法：

(1)连续两次采样的地理坐标构成的矢量指向建筑物还是背离建筑物，如果指向建筑物，则表示用户进入建筑物室内；如果背离建筑物，表示用户走出建筑物室内；或者

(2)用户的地理坐标是否在建筑物周界坐标的外侧，如果在建筑物周界坐标的外侧，则判断用户在该建筑物的室外，否则判断用户在该建筑物的室内。

3.根据权利要求1所述的室内导航定位方法，其特征在于，在步骤400之后，还包括：

步骤500，将矫正后的导线路线，进行导航提示。

4.一种室内导航定位终端，其特征在于，包括处理器、输入单元、输出单元和存储器，处理器、输入单元、输出单元和存储器相互连接，其中，存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行权利要求1至3任一项所述的方法。

5.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行权利要求1至3任一项所述的方法。