CN117053811A - 一种多维立体导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能导航领域，具体公开了一种多维立体导航系统，包括三维立体地图模块、定位系统模块、路径规划模块，三维立体地图模块与定位系统模块、路径规划模块相互数据连接。道路网络模块为三维地图数据处理模块提供数据处理的基础，同时三维地图数据处理模块对地图数据模块收集到的数据进行处理与转换后得到适用于多维地图的呈现的数据格式要求；路径规划模块通过算法计算得出用户所需的最优路径，同时根据道路网络模块获得的实时性的路况信息可进行实时性的道路最优路径的实时导航。

Description

一种多维立体导航系统

技术领域

本发明涉及智能导航的技术领域，具体涉及一种多维立体导航系统。

背景技术

随着城市道路建设的发展，大型城市的道路情况越来与而复杂，道路由平面结构转变为三维结构，例如在著有山城之称的重庆的菜园坝立交、二郎立交等，一般来说，面对陌生或者遍布的立交桥、多岔路的复杂道路区域，用户在行驶的过程中对于导航的依赖性普遍较高，普通的平面导航系统在复杂道路上往往会产生区域遮盖、视觉误差等多种模糊不清的现象，导致行驶过程中出现错误指引，给用户带来较差的行驶体验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种多维立体导航系统。

为实现其目的，本发明采用以下技术方案：

一种多维立体导航系统，包括三维立体地图模块、定位系统模块、路径规划模块，所述三维立体地图模块与定位系统模块、路径规划模块相互数据连接，所述三维立体地图模块包括地图数据模块、三维地图数据处理模块，所述地图数据模块与三维地图数据处理模块数据连接；

多维立体导航系统外接移动客户端，所述多维立体导航系统包括指令判断模块，所述指令判断模块与三维立体地图模块数据连接，所述指令判断模块与三维立体地图模块之间另设有甄别判断模块。

作为优选的，所述地图数据模块包括道路网络模块，所述道路网络模块包括数据连接的数据收集模块、数据处理模块、数据模型化模块、空间索引模块、数据库模块、数据导入模块、数据更新和维护模块。

作为优选的，所述三维地图数据处理模块包括数据连接的可视化模块、地图展示引擎模块、交互与导航模块、3D数据更新与维护模块。

作为优选的，所述路径规划模块包括预处理模块、路径搜索算法模块、路径评估模块、导航指引模块。

作为优选的，所述多维立体导航系统包括语音提示与显示模块与智能推荐模块。

作为优选的，三维立体地图模块、定位系统模块、路径规划模块、语音提示与显示模块、智能推荐模块、指令判断模块、甄别判断模块外部均数据连接有记忆存储模块与数据安全保护模块。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种多维立体导航系统，道路网络模块为三维地图数据处理模块提供数据处理的基础，同时三维地图数据处理模块对地图数据模块收集到的数据进行处理与转换后得到适用于多维地图的呈现的数据格式要求；路径规划模块通过算法计算得出用户所需的最优路径，同时根据道路网络模块获得的实时性的路况信息可进行实时性的道路最优路径的实时导航；直观友好的语音提示与显示模块将得到的导航指示信息通过语音播报或者文字图像的像是显示出来，更直观的输出给用户，同时智能推荐模块将根据用户的历史记录以及喜爱偏好等等数据对用户进行人性化的附近景点、商场、加油站等实用性场所的推荐，提供更加人性的服务，保证功能的多样性；指令判断模块通过判断指令类型完成不同方式的导航，打破现有导航方式只能通过目的地输入完成定位路线导航的的单一局限性，输入方式的多样化大大提高系统的实用性。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本实施例的流程示意图；

图中：1-三维立体地图模块；11-地图数据模块；111-道路网络模块；12-三维地图数据处理模块；

2-定位系统模块；

3-路径规划模块；

4-语音提示与显示模块；

5-智能推荐模块；

6-移动客户端；

7-指令判断模块；

8-甄别判断模块；

9-记忆存储模块；

10-数据安全保护模块。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例；在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

如图1所示为本实施例提供的一种多维立体导航系统，他是一种基于计算机技术和地理信息技术的智能导航系统，可以提供更加直观、真实的导航体验，相比较传统的二维导航，多维立体导航系统通过一维、二维以及三维地图让用户更清晰地了解周围的环境和道路情况，同时也能更准确的指示行驶方向和位置，在多维立体导航中，用户可以通过旋转和缩放建筑物查看周围的建筑物、景点等周边特征，并可以根据自己当前所处的位置进行实时路线规划和导航，同时，多维立体导航还能提供实时的交通信息、路况预测等，帮助用户计算出最优的出行路线。

进一步的，一种多维立体导航系统包括三维立体地图模块1，三维立体地图模块1包括地图数据模块11，因为多维导航系统需要使用高精度的地图数据，其中就需要包括道路、建筑物、景点等信息，地图数据模块11包括道路网络模块111，道路网络模块111包括数据收集模块：通过地理信息系统(GIS)数据或者卫星影像来获取道路的位置、形状、长度、宽度以及与其他道路的连接关系等信息数据；数据处理模块：将获取到的原始数据进行处理和清洗，删除错误的数据、填充缺失数据和统一数据格式等操作，保证数据的准确性与一致性，这个步骤十分重要；数据模型化模块：根据收集到的道路数据，建立一个合适的数据模型来表示道路网络，数据模型可以为地理信息系统(GIS)中的矢量数据模型或者图论中的图模型；空间索引模块：使用空间索引技模块多道路网络数据进行索引，提高数据的查询效率，空间索引模块内的空间索引方法可以是四叉树空间索引、R树空间索引、kd树空间索引等，索引结构可以加速数据的查询和空间范围搜索操作；数据库模块：选择一个数据库管理系统(DBMS)，设计数据库表结构来存储道路网络数据，优化查询性能和数据存储；数据导入模块：将处理完成的道路网络数据导入数据库模块内，根据数据管理系统(DBMS)要求，使用结构化查询语言(SQL)语句或者其他数据导入工具完成对数据库模块的数据导入过程；数据更新和维护模块：可以通过利用实时的GPS(卫星导航系统)数据来更新收集到得数据，因为道路网络模块111是一个动态的系统，需要定期进行数据的更新与维护，为后续高效的道路查询与导航提供准确与实时的基础数据支持；

具体的，数据收集模块可收集到建筑物信息，例如商业中心的位置、高度、名称等信息，地形地貌信息，例如山脉、河流湖泊等地形地貌的位置与海波高度信息，兴趣点(POI)信息，兴趣点(POI)是地图上某人认为有用或者有趣的地点的记录，例如餐厅、酒店、加油站等实用设施或者是旅游胜地等公共建设的的位置与名称等信息，交通设施信息，例如路信息，收集信息的多样化提高系统信息服务能力。

进一步的，三维立体地图模块1包括三维地图数据处理模块12：通过对地图数据模块11收集到的数据进行处理与转换，例如数据格式转换、地理坐标转换、数据的解析与重建等操作，使其转换后的数据适用于多维地图的呈现；

具体的，三维地图数据处理模块12包括可视化模块：通过渲染技术、纹理映射、阴影计算等可视化技术将3D地图呈现出来，包括建立虚拟地形、绘制道路等等，地图更加真实、具有立体感；地图展示引擎模块：用于呈现和交互显示地图数据的软件，他在多维立体导航中提供了一些基本的功能与工具，使得用户能够在三维环境中进行地图浏览、缩放、导航等操作，地图展示引擎模块可内置WebGL地图引擎、地理信息系统(GIS)软件、移动应用程序等；交互与导航模块：为与用户提供交互与导航的功能，使用户通过触摸屏、鼠标等设备进行输入，在3D地图上进行浏览、缩放、旋转等操作，并帮助用户在3D地图中计算出最优路径并进行目标导航指示；3D数据更新与维护模块；因为身边的标志或者商铺都不是永久性的，3D地图也需要进行定期的数据更新与维护，保证数据的实时性与准确性，避免错误信息的输出。

进一步的，多维立体导航系统包括定位系统模块2，通过接受多颗卫星的信号，利用三角测量原理计算得出接收器的位置；惯性导航系统(INS)：采用陀螺仪和加速度计德国惯性转杆器，测量物体的线性速度和角速度，并通过积分运算得出位置与姿态信息；混合定位技术：结合多种不同的定位技术来提高定位的准确性和可靠性，例如全球卫星导航系统与惯性导航系统(CNSS/INS)、全球卫星导航系统与视觉导航系统(CNSS/Vision)、全球卫星导航系统与无线电定位技术(CNSS/Radio)，在多维立体导航系统中相互补充，提供更精准和可靠的定位信息，本产品涉及的多维立体导航系统使用北斗和GPS双模定位系统，定位的稳定性、可靠性与精确性更高。

进一步的，多维立体导航系统包括路径规划模块3，路径规划模块3基于定位系统模块2提供的定位信息，在多维地图中进行路径指引与规划，路径规划模块3包括预处理模块：当用户指定起点与终点后，根据道路网络模块111获取所需的地图数据，对获取的地图数据进行预处理，包括地图分割、图形化表示；路径搜索算法模块：路径搜索算法为适用于三维导航的路径搜索算法，例如A*(A-Star)算法、迪杰斯特拉(Dijkstra)算法、Bellman-Ford算法等；路径评估模块：搜索得到的路径都会根据一定的评估函数进行评估，评估函数可以考虑到多个因素，例如距离、时间、道路状况、交通流量、车速限制、以及某些限制条件等，限制条件包括遵守交通规则、避免逆向行驶、避开封闭道路与限行区域等，且最优路径会根据实时的交通状况和环境变换而更新路径，避开拥堵或封闭路段；导航指引模块：一旦最优路径确定，导航指引模块会将路径信息转换为导航引导信息提供给用户进行实时导航。

进一步的，多维立体导航系统包括相互数据连接的直观友好的语音提示与显示模块4与智能推荐模块5，多维立体导航系统通过连接语音提示与显示模块4，将导航知识信息通过语音播报或者文字、图像显示的方式输出给用户，智能推荐模块5能结合用户历史记录、喜好与偏好因素，给予用户个性化的推荐服务，例如周边美食、景点，并且当用户的出行行驶时间较长时，结合用户用油量，还会推荐就近的加油站等人性化服务，多方面满足用户的使用需求，保证功能的多样化与人性化，提高系统使用的满意度，同时，三维立体地图模块1、定位系统模块2、路径规划模块3、语音提示与显示模块4、智能推荐模块5外部均数据连接有记忆存储模块9与数据安全保护模块10，能对收集到的数据进行记忆存储与数据安全的保护，目的为试了保护用户的隐私与数据安全，对多维立体导航系统整体的数据进行安全保护。

进一步的，多维立体导航系统外接移动客户端6，移动客户端6接收客户输入的指令，同时多维立体导航系统的指令是多样化的，不单单只有移动客户端输入目标信息这一种普遍化的导航方式，用户输入的指令通过指令判断模块7判断指令的类别，指令判断模块7与三维立体地图模块1数据连接，同时指令判断模块7与三维立体地图模块1之间另设有甄别判断模块8，甄别判断模块8与指令判断模块7、三维立体地图模块1分别数据连接，当指令为确定的信息指令时，根据用户输入的目标地址信息，排列对比得出用户所需地址，此时根据三维立体地图模块1同步产生用户所需地的多维地图，并继续下一步的定位与路径规划等，但是当用户不知道目的地的地名也不确定具体地址，只有有所需目的地的照片时，可以对移动客户端6输出用户上传的图片指令与信息指令，指令判断模块7判断指令为图片信息指令，此时，用户上传的图片会通过甄别判断模块8对接受到的图片指令与信息指令进行甄别与分析，将收集到的图片利用甄别判断模块8内部的视觉算法对图片中的元素进行提取与识别，将用户提交的图片对比得出的信息结果与三维立体地图模块1的数据库内的数据进行对比得出结果相近的标志地点，在筛选判断的过程中不断筛选出用户的精准定位目标点，完成定位后，经由路径规划模块规划出最适宜、最优质的的出行路线，经过用户选择最后通过语音提示与显示模块通过移动客户端输出给客户，完成导航，多样化的输入方式均能得到合适的路径指引，使用的满意程度更高，突破现有导航系统的使用局限性，同时车辆上安装的可录制视频或拍摄照片的行车记录仪可与多维立体导航系统数据连接，当行车记录仪中存储的有关标志点的信息图片或者视频时，可以进行选择性的上传，上传后的视频与图片信息可以与线上的用户进行信息共享，增加人与人之间的线上交流行为，或者能对有需要的其他用户进行一定程度上的指引帮助，同样，甄别判断模块8与记忆存储模块9与数据安全保护模块10数据连接。

进一步的，当用户到达指定的标定点时候，定位系统标定点与当下定位坐标相等时，导航将会自动停止，这也就意味着用户到达指定位置，在一定程度上也能提醒用户，多维立体导航系统内存储有诸多关于著名的名胜古迹相关的建筑史信息数据及已知的展示修建动画等，当用户的定位地点与多维立体导航系统上兴趣点位置所重合，以旅游景点为例，内部存储的关于景点相关人文信息或、风俗习惯、建筑发展史等等公知信息均会通过联网所接收到的动画视频播放的方式反馈在用户的移动客户端6上，更为直观且更趣味性的将信息输出给用户，给予用户以耳目一新，在一定程度上还能推进部分地区旅游业的发展，保证用户的使用体验感。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本申请精神作举例说明。本申请所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本申请的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种多维立体导航系统，其特征在于，包括：三维立体地图模块(1)、定位系统模块(2)、路径规划模块(3)，所述三维立体地图模块(1)与定位系统模块(2)、路径规划模块(3)相互数据连接，所述三维立体地图模块(1)包括地图数据模块(11)、三维地图数据处理模块(12)，所述地图数据模块(11)与三维地图数据处理模块(12)数据连接；

多维立体导航系统外接移动客户端(6)，所述多维立体导航系统包括指令判断模块(7)，所述指令判断模块(7)与三维立体地图模块(1)数据连接，所述指令判断模块(7)与三维立体地图模块(1)之间另设有甄别判断模块(8)。

2.根据权利要求1所述的一种多维立体导航系统，其特征在于，所述地图数据模块(11)包括道路网络模块(111)，所述道路网络模块(111)包括数据连接的数据收集模块、数据处理模块、数据模型化模块、空间索引模块、数据库模块、数据导入模块、数据更新和维护模块。

3.根据权利要求1所述的一种多维立体导航系统，其特征在于，所述三维地图数据处理模块(12)包括数据连接的可视化模块、地图展示引擎模块、交互与导航模块、3D数据更新与维护模块。

4.根据权利要求1所述的一种多维立体导航系统，其特征在于，所述路径规划模块(3)包括预处理模块、路径搜索算法模块、路径评估模块、导航指引模块。

5.根据权利要求1所述的一种多维立体导航系统，其特征在于，所述多维立体导航系统包括语音提示与显示模块(4)与智能推荐模块(5)。

6.根据权利要求1所述的一种多维立体导航系统，其特征在于，所述三维立体地图模块(1)、定位系统模块(2)、路径规划模块(3)、语音提示与显示模块(4)、智能推荐模块(5)、指令判断模块(7)、甄别判断模块(8)外部均数据连接有记忆存储模块(9)与数据安全保护模块(10)。