CN113532442A - 一种室内ar行人导航方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种室内AR行人导航方法，其流程如下：S1、基站实现室内环境的广域覆盖，提供高精度定位信息，在基站信号无法到达的阴影遮蔽区域，使用WiFi、蓝牙等传感器提供位置信息，S3、可对电子地图进行地图放大、缩小、左右移动、选取楼层、点击电子地图上的POI点等，S4、通过调用商业地图兴趣点搜索及路径规划API实现支持50Km内的兴趣点搜索及最优路径规划，室内区域支持用户点击目的地完成目的地选择，并规划从自身位置至目的地的最优路径，利用AR增强现实界面进行显示，本发明涉及室内导航AR技术和行人导航技术领域。该室内AR行人导航方法，能够提供更为准确的行人导航服务，能够提供更加自然的人机交互体验。
Description
技术领域
本发明涉及室内导航AR技术和行人导航技术领域，具体为一种室内AR行人导航方法。
背景技术
当代社会由于智能手机的全面普及，公众所需求的位置服务基本以智能手机作为载体，公众需求驱动技术发展，电子地图成为了位置服务的虚拟设施基础，地图导航虽然现在普及率很高，但人们在使用时仍然需要一定的理解成本，一方面，公众用户已不满足传统地图的单项输出模式，渴望进行人机交互；另一方面，地图所提供的功能不再局限于地点查询、路径规划的定位导航功能，用户对地点介绍、商业推广、信息推送有了更为强烈的需求。
增强现实是一种将虚拟信息叠加到真实世界中的技术，目前AR技术主要应用于建筑模拟、教学、广告、旅游、医疗、零售、娱乐和军事等多个领域，受制于硬件产品和AR基本技术，市场普及度并不高。AR技术涉及诸如磁力计、陀螺仪等传感器，计算机视觉、三维场景感知等多种技术。AR是一种创新的交互方式，也给地图导航带来新的思路，与传统地图导航不同的是，AR导航技术首先利用摄像头将周围场景或道路实时感知，通过实时定位手段获得自身位置信息后，将二者进行融合，生成虚拟的导航指引模型，并叠加到真实场景中，呈现出更生动直接的导航指引或者信息推送，大幅降低了用户对传统电子地图的读图成本。
导航系统包括两个主要模块：功能模块以及非功能模块。为用户实现导航作用的同时，如何更好的提高用户体验也是本文导航系统主要开发目的之一。
室内外定位功能的需求；定位在室内导航系统中是最重要的前提之一，如果定位结果不准确，则后续的导航路径规划和信息指引增强的效果便不复存在。
电子地图的实现；电子地图部分是用户在使用导航系统软件最直接的交互方式，是为用户展示当前室内环境和提供导航和定位结果服务的直接载体。
路径规划功能；基于室内外电子地图和室内外定位的功能，用户确定出发点和目的地后，最短路径规划功能是整个导航系统的核心功能之一，是后续开启AR实景导航的前提。
基于AR的实景导航功能；导航功能是为用户提供一条从当前定位点到达目的地的路线，并在指引用户行走的同时尽可能减少行走时间；添加最近热度很高的AR(增强现实技术)；在实景图片的基础上加入箭头方向指引以及路径估算距离的实时显示，使得原本单调乏味的导航变得丰富，更具交互性，
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本专利提出一种基于wifi、蓝牙、PDR混合定位技术的室内行人AR导航系统，提供更加准确直观的定位导航体验。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种室内AR行人导航方法，其流程如下：
S1、基站实现室内环境的广域覆盖，提供高精度定位信息，在基站信号无法到达的阴影遮蔽区域，使用WiFi、蓝牙等传感器提供位置信息；
S2、用户输入目的地名称，通过二维电子地图进行目的地查询，并在地图上显示目的地；
S3、可对电子地图进行地图放大、缩小、左右移动、选取楼层、点击电子地图上的POI点等；
S4、通过调用商业地图兴趣点搜索及路径规划API实现支持50Km内的兴趣点搜索及最优路径规划，室内区域支持用户点击目的地完成目的地选择，并规划从自身位置至目的地的最优路径，可以通过大比例尺二维电子地图的方式进行直接显示，也可以直接将路线的空间方位与实景融合，利用AR增强现实界面进行显示；
S5、运用PDR技术进行行人轨迹纠偏，保证AR导航模块的方向稳定性。
优选的，所述导航系统主要包含五个功能模块：定位功能模块、目的地查询模块、电子地图模块、AR导航模块和路径规划模块。
优选的，所述定位模块包含两个部分：基站定位模块和WiFi/蓝牙定位模块，基站实现室内导航信号的广域覆盖，提供亚米级位置信息，WiFi/蓝牙定位模块提供阴影遮蔽区域的位置信息，定位模块整个系统的前提和基础，只有在定位模块数据得以保障才使得后面的导航模块为用户提供指引成为可能，基站定位原理是移动电话测量不同基站的下行导频信号，得到不同基站下行导频的TOA(到达时刻)或TDOA(到达时间差)，根据该测量结果并结合基站的坐标，一般采用三角公式估计算法，就能够计算出移动电话的位置，WiFi/蓝牙室内定位模块的定位原理是通过用户智能手机移动端接收的WiFi/蓝牙信号强度信息，结合后台离线预采集的RSSI离线指纹数据库，通过计算欧氏距离选定最小值的位置作为用户位置。
目的地查询模块既可以通过AR界面中显示位置数据，也可以通过二维平面地图进行查询，然后将查询结果进行显示。
电子地图模块是地理信息和POI信息存储模块，需要直接与用户进行交互，电子地图需要具备常规地图放大、缩小、左右移动、选取楼层、点击电子地图上的POI点等功能，同时需要定位模块接口和路径规划模块接口，以便其他模块数据的及时反馈和交互。
路径规划模块是确定起点与目的地之间的路径，与车辆导航相比，行人引导路径相对简单，既可以通过大比例尺二维电子地图的方式进行直接显示，也可以直接将路线的空间方位与实景融合，利用增强现实界面进行显示，此外运用PDR技术进行行人轨迹纠偏，保证AR导航模块的方向稳定性。
AR辅助导航模块的基本原理是首先通过基站、WiFi、蓝牙等方式获取用户自身的精确地理位置，然后从数据库获取地理信息系统中提前存储的该位置附近的建筑物的兴趣点信息(例如周围的商店、餐馆、银行、公交站点等)，再通过智能手机的摄像头、磁力计、电子罗经和加速度等内部传感器获取用户手持设备实时的方向和倾斜角度，最后利用上述信息计算虚拟模型相对与真实场景的位姿，完成注册与显示。
基于AR辅助的导航可视化方法将AR技术与导航功能结合，通过APP界面不仅可以查看二维地图中显示的规划路线和终点位置，而且可以通过按照界面中显示的虚拟箭头指示方向行走就可以顺利抵达目的地。
(三)有益效果
本发明提供了一种室内AR行人导航方法。具备以下有益效果：
(1)、能够提供更为准确的行人导航服务。
(2)、能够提供更加自然的人机交互体验。
附图说明
图1为本发明系统流程的具体框图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1本发明实施例提供一种技术方案：一种室内AR行人导航方法，其流程如下：
S1、基站实现室内环境的广域覆盖，提供高精度定位信息，在基站信号无法到达的阴影遮蔽区域，使用WiFi、蓝牙等传感器提供位置信息，基站即公用移动通信基站，是移动设备接入互联网的接口设备，也是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。移动通信基站的建设是移动通信运营商投资的重要部分，移动通信基站的建设一般都是围绕覆盖面、通话质量、投资效益、建设难易、维护方便等要素进行。随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展，移动通信基站的发展趋势也必然是宽带化、大覆盖面建设及IP化；
S2、用户输入目的地名称，通过二维电子地图进行目的地查询，并在地图上显示目的地，电子地图，即数字地图，是利用计算机技术，以数字方式存储和查阅的地图，电子地图储存资讯的方法，一般使用向量式图像储存，地图比例可放大、缩小或旋转而不影响显示效果，早期使用位图式储存，地图比例不能放大或缩小，现代电子地图软件一般利用地理信息系统来储存和传送地图数据，也有其他的信息系统；
S3、可对电子地图进行地图放大、缩小、左右移动、选取楼层、点击电子地图上的POI点等；
S4、通过调用商业地图兴趣点搜索及路径规划API实现支持50Km内的兴趣点搜索及最优路径规划，室内区域支持用户点击目的地完成目的地选择，并规划从自身位置至目的地的最优路径，可以通过大比例尺二维电子地图的方式进行直接显示，也可以直接将路线的空间方位与实景融合，利用AR增强现实界面进行显示；
S5、运用PDR技术进行行人轨迹纠偏，保证AR导航模块的方向稳定性。
本发明中，导航系统主要包含五个功能模块：定位功能模块、目的地查询模块、电子地图模块、AR导航模块和路径规划模块。
本发明中，定位模块包含两个部分：基站定位模块和WiFi/蓝牙定位模块,蓝牙GPS是一种GPS信号接收机,GPS即全球定位系统，是美国研制的卫星导航定位系统，今采用wgs84坐标系统,因地球在天球空间中的位置是不稳定的，故协议用wgs84某一刻的北极点指向位置，它能将接受的GPS数据处理后通过蓝牙无线技术发送到手机、PDA、电脑等设备中，以辅助定位,蓝牙GPS的出现，能够令普通的数码设备也具有定位功能,wifi实时定位是利用现有的无线网络，配合WIFI标签和相关的移动终端设备比如WIFI手机，PDA,笔记本电脑等，再结合相应的定位算法，来确定相关人员和物品位置的一种新技术,移动位置服务是指基于基站与手机之间通信时差来计算你当前的大概位置(当前你的大概位置而不是准确位置)的一种通信服务，不需要开通GPRS,手机默认情况下，此项服务设置都是不公开的,只有当对方手机公开这项服务，你才能查询到对方位置，基站实现室内导航信号的广域覆盖，提供亚米级位置信息，WiFi/蓝牙定位模块提供阴影遮蔽区域的位置信息，定位模块整个系统的前提和基础，只有在定位模块数据得以保障才使得后面的导航模块为用户提供指引成为可能，基站定位原理是移动电话测量不同基站的下行导频信号，得到不同基站下行导频的TOA(到达时刻)或TDOA(到达时间差)，根据该测量结果并结合基站的坐标，一般采用三角公式估计算法，就能够计算出移动电话的位置，WiFi/蓝牙室内定位模块的定位原理是通过用户智能手机移动端接收的WiFi/蓝牙信号强度信息，结合后台离线预采集的RSSI离线指纹数据库，通过计算欧氏距离选定最小值的位置作为用户位置。
目的地查询模块既可以通过AR界面中显示位置数据，也可以通过二维平面地图进行查询，然后将查询结果进行显示。
电子地图模块是地理信息和POI信息存储模块，需要直接与用户进行交互，电子地图需要具备常规地图放大、缩小、左右移动、选取楼层、点击电子地图上的POI点等功能，同时需要定位模块接口和路径规划模块接口，以便其他模块数据的及时反馈和交互。
路径规划模块是确定起点与目的地之间的路径，与车辆导航相比，行人引导路径相对简单，既可以通过大比例尺二维电子地图的方式进行直接显示，也可以直接将路线的空间方位与实景融合，利用增强现实界面进行显示，此外运用PDR技术进行行人轨迹纠偏，保证AR导航模块的方向稳定性。
AR辅助导航模块的基本原理是首先通过基站、WiFi、蓝牙等方式获取用户自身的精确地理位置，然后从数据库获取地理信息系统中提前存储的该位置附近的建筑物的兴趣点信息(例如周围的商店、餐馆、银行、公交站点等)，再通过智能手机的摄像头、磁力计、电子罗经和加速度等内部传感器获取用户手持设备实时的方向和倾斜角度，最后利用上述信息计算虚拟模型相对与真实场景的位姿，完成注册与显示。
基于AR辅助的导航可视化方法将AR技术与导航功能结合，通过APP界面不仅可以查看二维地图中显示的规划路线和终点位置，而且可以通过按照界面中显示的虚拟箭头指示方向行走就可以顺利抵达目的地,增强现实，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动,这种技术最早于1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升，增强现实的用途越来越广。
本发明中所主要解决的技术点为；AR技术在室内行人导航中的使用；基站和传感器融合定位技术在AR导肮中的运用，运用PDR技术进行行人轨迹纠偏，保证AR导航模块的方向稳定性。
Claims (2)
1.一种室内AR行人导航方法，其流程如下：
S1、基站实现室内环境的广域覆盖，提供高精度定位信息，在基站信号无法到达的阴影遮蔽区域，使用WiFi、蓝牙等传感器提供位置信息；
S2、用户输入目的地名称，通过二维电子地图进行目的地查询，并在地图上显示目的地；
S3、可对电子地图进行地图放大、缩小、左右移动、选取楼层、点击电子地图上的POI点等；
S4、通过调用商业地图兴趣点搜索及路径规划API实现支持50Km内的兴趣点搜索及最优路径规划，室内区域支持用户点击目的地完成目的地选择，并规划从自身位置至目的地的最优路径，可以通过大比例尺二维电子地图的方式进行直接显示，也可以直接将路线的空间方位与实景融合，利用AR增强现实界面进行显示；
S5、运用PDR技术进行行人轨迹纠偏，保证AR导航模块的方向稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种室内AR行人导航方法，其特征在于：所述导航系统主要包含五个功能模块：定位功能模块、目的地查询模块、电子地图模块、AR导航模块和路径规划模块。
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