CN112762955B - 一种导航系统定位纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种导航系统定位纠偏方法，通过设计用于输入和调整纠偏参数的纠偏控件，根据纠偏参数分别进行垂直位置纠偏、平面位置纠偏、平面角度纠偏，将增强现实导航系统的三维直角坐标系下的导航要素从初始位置纠正到新的位置，使得纠正后的新位置更符合导航要素的实际位置；可使用户简单方便地对AR导航进行纠偏，提升AR导航效果。

Description

一种导航系统定位纠偏方法

技术领域

本发明涉及导航定位技术，尤其涉及一种导航系统定位纠偏方法，通过与用户互动，使用户能够简单快捷地纠正导航定位误差。

背景技术

各种定位导航都存在误差。导航系统可通过各种纠偏方法来减少误差的影响。现有技术中，导航系统主要采用系统自动纠偏(如通过路程网匹配等方法)，但自动纠偏仍然无法保证定位导航的100％正确。

在实际使用定位导航系统时，用户有时会发现地图上自身的位置不正确，需要进行手动调整和纠正。一些导航系统也根据各自的特点给用户提供纠偏的功能：

如选定某些定位导航系统时，该系统会自动弹出界面让用户选择择在桥上还是桥下，主路还是辅路等位置。这种用户纠偏方法主要针对车辆导航，对行人导航的作用有限；另外这种纠偏方式是在特定情况下(如在高架桥等路网复杂的区域)，系统才会弹出的纠偏界面。因此，这种方式是系统主导的纠偏，即系统无法准确定位时提供给用户纠偏界面，而用户无法随时进行纠偏；后者属于用户主导的纠偏，即用户发现定位导航有误时可随时纠偏。

现有的导航纠偏技术需要与地图结合，对于识图能力不足的用户其作用有限。若用户对地图认识有误，手动纠偏反而可能加大误差。

随着AR(增强现实Augmented Reality)技术逐渐应用在导航领域。AR导航，尤其是长距离AR导航，对精度要求很高。用户很容易发现AR导航线路中的角度及位置偏差，如AR路径与道路方向不平行，甚至AR路径穿墙等问题。目前，AR导航纠偏方法仍然是基于现有传统的平面地图纠偏形式，即让用户在地图上确定自身的位置和方向，从而纠正AR导航的结果。该方法依旧存在用户难以准确在地图上标注自身的位置和方向的问题，因此采用现有方法进行AR导航纠偏的效果十分有限，难以有效提高导航纠偏的准确度，无法实现精准的AR定位导航。

发明内容

针对现有导航系统定位纠偏技术的不足，本发明提供一种导航系统定位纠偏方法，通过与用户互动，使用户能够简单快捷地纠正导航定位误差。采用本发明方法，用户可以直观方便地对AR导航中的误差进行纠偏，使得纠偏后各导航要素的位置更为精准。

本发明提供的技术方案如下：

一种导航系统定位纠偏方法，将AR三维直角坐标系下的导航要素从初始位置p_i纠正到新的位置p_i’，使得纠正后的新位置更符合导航要素的实际位置；

初始位置表示为p_i(x_i，y_i，z_i，α_i)，纠正到新的位置表示为p_i’(x_i’，y_i’，zx’，α_i’)；其中α为导航要素与Z轴的夹角。

包括如下步骤：

A.设计用于输入和调整纠偏参数的纠偏控件；

纠偏控件是移动终端系统中与用户交互用于纠偏的部件，如采用按钮、滑块等的形式。通过纠偏控件用户可以输入和调整纠偏参数。本发明所用到的纠偏参数包括：

A1.X轴方向位移偏差值Δx；

A2.Y轴方向位移偏差值Δy；

A3.Z轴方向位移偏差值Δz；

A4.水平方向(XOZ平面内)角度偏差值Δα。

2)根据纠偏参数，分别进行垂直位置纠偏、平面位置纠偏、平面角度纠偏；

B1.垂直位置纠偏：

垂直位置纠偏用于调整AR导航对象的相对地面的高度。垂直位置纠偏后得到的导航要素的平面坐标为：

y_i＝y_i+Δy

B2.平面位置纠偏：

水平位置纠偏需要使用户纠偏的操作与实际纠偏效果一致，例如用户点击“左移”按扭时AR导航要素应相对用户方位向左移。因此不能简单用初始坐标平面位置加上Δx，Δz，而要考虑用户与AR坐标系的相对方向。设用户的方位为p_u(x_u，y_u，z_u，α_u)，则纠偏后导航要素的平面坐标表示为：

x_i′＝x_i+cosα_u·Δx-sinα_u·Δz

z_i′＝z_i+sinα_u·Δx+cosα_u·Δz

B3.平面角度纠偏：

角度纠偏以用户当前位置为中心对导航要素进行旋转。与B2同理，角度纠偏也要保证用户纠偏操作与实际纠偏效果一致，避免出现用户点击“左旋”而AR导航要素右旋的情况。基于B2结果进行角度纠偏方法如下：

x_i′＝x_i+(1-cosΔα)·(x_u-x_i)+sinΔα·(z_u-z_i)

z_i′＝z_i-sinΔα·(x_u-x_i)+(1-cosΔα)·(z_u-z_i)

α_i′＝α_i+Δα

利用步骤A中输入的纠偏参数，通过步骤B计算并更新目标位置的坐标，即可实现导航系统定位纠偏。

本发明的有益效果：

利用本发明提供的技术方案，通过设计用于输入和调整纠偏参数的纠偏控件，根据纠偏参数分别进行垂直位置纠偏、平面位置纠偏、平面角度纠偏，可以使用户简单方便地对AR导航进行纠偏，提升AR导航效果。

附图说明

图1是采用本发明方法在AR坐标系下进行纠偏的示意图。

图2是采用本发明方法进行交互式AR纠偏的方法流程框图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

本发明提供一种导航系统定位纠偏方法，用户输入纠偏参数，通过垂直位置纠偏、平面位置纠偏、平面角度纠偏，计算并更新目标位置的坐标，即可实现导航系统定位纠偏，提升AR导航效果。

图2所示是采用本发明方法进行交互式AR纠偏的方法流程，具体操作包括：

A.用户操作纠终端上的纠偏控件(如按一下控件按扭)；

B.纠偏控件向系统输入纠偏参数；

C.根据纠偏参数调整AR导航对象的坐标；

D.终端刷新显示调整后的AR导航对象；

E.若需继续纠偏，则结束纠偏；否则跳到A。

本发明提供的导航系统定位纠偏方法具体实施包括如下过程：

如图1，将AR三维直角坐标系(右手系，Y垂直地面向上，XOZ平面为水平面)下的导航要素从初始位置p_i(x_i，y_i，z_i，α_i)，纠正到新的位置p_i’(x_i’，y_i’，z_i’，α_i’)。(其中d为导航要素与Z轴的夹角。)

包括如下要素：

纠偏控件：移动终端系统中与用户交互用于纠偏的部分，如按钮、滑块等，通过纠偏控件用户可以输入和调整纠偏参数。本发明所用到的纠偏参数包括：

A1.X轴方向位移偏差值Δx；

A2.Y轴方向位移偏差值Δy；

A3.Z轴方向位移偏差值Δz；

A4.水平方向(XOZ平面内)角度偏差值Δα。

具体实施时，进行交互式AR纠偏的纠偏控件包括：左移按钮，右移按钮，前移按钮，后移按钮，上升按钮，下降按钮，左旋按钮和右旋按钮。

B.纠偏算法：代入A中输入的纠偏参数计算并更新目标位置，实现纠偏的目的。纠偏算法从以下三方面进行纠偏：

B1.垂直位置纠偏：

垂直位置纠偏调整AR导航对象的相对地面的高度。

y_i′＝y_i+Δy

B2.平面位置纠偏：

水平位置纠偏需要使用户纠偏的操作与实际纠偏效果一致，例如用户点击“左移”按扭时AR导航要素应相对用户方位向左移。因此不能简单用初始坐标平面位置加上Δx，Δz，而要考虑用户与AR坐标系的相对方向。设用户的方位为p_u(x_u，y_u，z_u，α_u)，则纠偏后导航要素的平面坐标为：

x_i′＝x_i+cosα_u·Δx-sinα_u·Δz

z_i′＝z_i+sinα_u·Δx+cosα_u·Δz

B3.平面角度纠偏：

角度纠偏以用户当前位置为中心对导航要素进行旋转。与B2同理，角度纠偏也要保证用户纠偏操作与实际纠偏效果一致，避免出现用户点击“左旋”而AR导航要素右旋的情况。基于B2结果进行角度纠偏方法如下：

x_i′＝x_i+(1-cosΔα)·(x_u-x_i)+sinΔα·(z_u-z_i)

z_i′＝z_i-sinΔα·(x_u-x_i)+(1-cosΔα)·(z_u-z_i)

α_i′＝α_i+Δα

利用本发明提供的技术方案，通过设计用于输入和调整纠偏参数的纠偏控件，根据纠偏参数分别进行垂直位置纠偏、平面位置纠偏、平面角度纠偏，可以使用户简单方便地对AR导航进行纠偏，提升AR导航效果。

Claims (3)

1.一种导航系统定位纠偏方法，通过设计用于输入和调整纠偏参数的纠偏控件，根据纠偏参数分别进行垂直位置纠偏、平面位置纠偏、平面角度纠偏，将增强现实导航系统的三维直角坐标系下的导航要素从初始位置纠正到新的位置，使得纠正后的新位置更符合导航要素的实际位置；初始位置表示为p_i(x_i,y_i,z_i,α_i)，纠正到新的位置表示为p_i’(x_i’,y_i’,z_i’,α_i’)；其中α为导航要素与Z轴的夹角；

所述导航系统定位纠偏方法包括如下步骤：

A.设计用于输入和调整纠偏参数的纠偏控件；

纠偏参数包括：

A1.X轴方向位移偏差值Δx；

A2.Y轴方向位移偏差值Δy；

A3.Z轴方向位移偏差值Δz；

A4.水平方向(XOZ平面内)角度偏差值Δα；

2)根据纠偏参数，分别进行垂直位置纠偏、平面位置纠偏、平面角度纠偏；

B1.垂直位置纠偏：

垂直位置纠偏用于调整AR导航对象的相对地面的高度；垂直位置纠偏后得到的导航要素的平面坐标为：

y_i′＝y_i+Δy；

B2.平面位置纠偏：

水平位置纠偏使得用户纠偏的操作与实际纠偏效果一致，需考虑用户与AR坐标系的相对方向；设用户位置方位为p_u(x_u,y_u,z_u,α_u)，则纠偏后导航要素的平面坐标表示为：

x_i′＝x_i+cosα_u·Δx-sinα_u·Δz

z_i′＝z_i+sinα_u·Δx+cosα_u·Δz

B3.平面角度纠偏：

角度纠偏以用户当前位置为中心对导航要素进行旋转，进行角度纠偏方法表示如下：

x_i′＝x_i+(1-cosΔα)·(x_u-x_i)+sinΔα·(z_u-z_i)

z_i′＝z_i-sinΔα·(x_u-x_i)+(1-cosΔα)·(z_u-z_i)

α_i′＝α_i+Δα

通过上述步骤计算并更新目标位置的坐标，即可实现导航系统定位纠偏。

2.如权利要求1所述的导航系统定位纠偏方法，其特征是，所述纠偏控件是移动终端系统中与用户交互用于纠偏的部件，可采用按钮形式或滑块形式。

3.如权利要求1所述的导航系统定位纠偏方法，其特征是，所述纠偏控件包括：左移按钮，右移按钮，前移按钮，后移按钮，上升按钮，下降按钮，左旋按钮和右旋按钮。

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