CN204614232U - 基于移动客户端和二维码的三维路径引导系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于移动客户端和二维码的三维路径引导系统，包括：网络服务器，根据应用场地的平面地图为每个指定位置生成唯一的二维码；移动客户端，用于下载应用场景的地图、识别二维码并根据二维码为用户寻路；二维码，与指定位置一一对应设置；移动客户端包括摄像头、显示器、二维码解析模块、寻路模块和重力感应装置，摄像头摄取周边实景图像通过显示器输出显示，二维码解析模块根据摄像头扫描的当前位置二维码和输入的预查找位置，利用寻路模块规划寻找路线，并结合重力感应装置，在实景图像中输出显示三维指示箭头。本实用新型弥补了卫星定位系统地下定位效果差的缺陷，应用于地下场景定位导向具有较高的实用价值和市场推广前景。

Description

基于移动客户端和二维码的三维路径引导系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于移动客户端和二维码的三维路径引导系统，属于公共交通技术领域。

背景技术

目前，为满足迅速增加停车需求，建设大型停车场已成为解决这一问题的重要手段。然而大型停车场在满足停车需求的同时也有其自身的不足。停车场面积过大、布局过于复杂，用户返回取车时容易忘记车辆所在停车位的具体位置，给寻车造成诸多不便。

现有技术中，一些停车场也在尝试用智能化、自动化方式提供反向寻车管理系统，大体上有采用视频监控、刷卡机、zigbee无线技术等方法，但这些智能寻车系统需要额外购买大量高成本的设备机器，还需配置管理人员维护这些机器正常运行，给停车场物管方带来更高的投入成本。此外，采用zigbee无线技术的监控设备又要受到外界环境和障碍物的影响，使其稳定性大打折扣。

2013年10月23日中国专利数据库公开了一件专利名称为“一种停车位引导系统”的实用新型专利，专利号为：201320180791.1，其根据查找停车位控制指令对停车位进行定位以引导车辆行驶到该停车位的GPS定位模块。2014年4月2日，中国专利数据库还公开了一件专利名称为“一种停车位置记录系统”的发明专利，申请号为：201310676087.X，定位装置采用GPS定位、基于WiFi的定位、基于超声波的定位中的任一种定位方式获取当前位置。但是，利用GPS定位的方式存在一点重要的不足：如今大多数的停车场、地下矿井、地下商场等都建设在地下，由于GPS在地下场景内信号极弱甚至没有信号，所以并不能很好地用作地下寻路的引导。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于移动客户端和二维码的三维路径引导系统，解决现有技术中地下寻路不便而采用GPS定位信号差，不能很好地用作地下路径引导的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：基于移动客户端和二维码的三维路径引导系统，包括：网络服务器，根据应用场地的平面地图为每个指定位置生成唯一的二维码；移动客户端，与网络服务器无线通信连接，用于下载应用场景的地图、识别二维码并根据二维码为用户寻路；二维码，与指定位置一一对应设置，用于位置导向与定位；所述移动客户端至少包括摄像头、显示器、二维码解析模块、寻路模块和重力感应装置，摄像头摄取周边实景图像通过显示器输出显示，二维码解析模块根据摄像头扫描的当前位置二维码和输入的预查找位置，利用寻路模块规划寻找路线，并结合重力感应装置，在实景图像中输出显示三维指示箭头。

所述移动客户端还设有语音导航模块。

所述移动客户端为手机或平板电脑。

所述二维码为QR码。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：(1)只需要为每个指定位置设置一个代表位置的二维码，无需安装显示屏、指示灯等硬件设备，为应该场景管理方节省了大量资金；(2)移动客户端通过无线网络从网络服务器下载应用场景的地图，通过二维码解析模块、寻路模块规划目的地的寻找路线，无需采用GPS定位技术，解决了卫星定位系统不能应用于地下寻路的技术问题；(3)采用摄像头摄取周边实景，结合重力感应装置为用户提供一个实景下的三维路径引导，对于环境错综负载的场景，三维路径引导相对于二维导向而言，寻路环境更加直观。本实用新型可用于停车场停车位的查找，也可以用于矿井路口查找或者商场商铺地理位置查找，具有较高的实用价值和市场推广前景。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，是本实用新型的结构示意图，包括网络服务器、移动客户端及与停车场的停车位一一对应设置的二维码，移动客户端通过无线网络或移动网络与网络服务器双向通信连接。移动客户端包括显示器、二维码解析模块、寻路模块、重力感应模块和摄像头，摄像头摄取周边实景图像通过显示器输出显示，二维码解析模块对摄像头扫描的二维码进行解析，根据二维码解析程序在不连接网络的情况下识别二维码并根据二维码获取位置信息，寻路模块根据二维码解析模块输出的位置信息以及用户输入的目的位置信息规划寻车路线，并结合重力感应装置，在实景图像中输出显示三维指示箭头。为方便路线导向，移动客户端还设置了语音导航模块，可通过语音播放的方式实施路线导航。优选的，移动客户端可以为手机或者平板电脑。

如图2所示，是本实用新型的工作流程图。以停车场为例：网络服务器主要为停车场管理方和停车用户提供服务，停车场管理方需要在网站注册账户并且上传停车场的平面地图，网站根据停车场的平面地图为每一个停车位生成唯一的二维码，停车场管理方下载并打印停车场的二维码，为每个停车位分配各自的二维码。当用户启动移动客户端上相应的应用时，能够与网络服务器通信并下载停车场的平面地图。

移动客户端用于引导用户到达目的位置。移动客户端上安装有查询目的位置的应用，用户寻路时首先打开该应用，输入自己所要到达的目的位置，并扫描当前所处位置的二维码。二维码中存储了当前位置的坐标信息，因此完成上述操作后，移动客户端得知了用户当前坐标以及要到达的目的地信息。为了完成路径搜索功能，移动客户端还需要了解停车场的地图信息。移动客户端根据二维码中携带的停车场ID信息，判断是否下载了该停车场的平面地图。若尚未下载，则通过无线网络连接网站服务器下载相应地图，亦可通过场所名称手动下载场所地图信息。

获得该停车场地图后，移动客户端使用寻路模块，搜索当前所在位置到达目的地之间的路径，并在显示器上给出提示，考虑到大量用户辨识地图的能力不强，所以移动客户端并不在显示器上绘制完整的地图和路线，而是根据摄像头摄取的当前场景的实景图，结合重力感应模块，绘制简单的实景三维指示箭头并给出距离目标位置的距离，告诉用户接下来要前往的方向。

考虑到用户可能以不同方式持有移动客户端(横握或竖握)，移动客户端必须能够感知到移动客户端当前的方位角度，否则给出的提示箭头可能会指向错误的方向。利用二维码的三个定位用图案(即二维码边界上的三个方块)，可以用来辨识倾斜角度。移动客户端扫描二维码后，可以通过二维码中的三个定位点确定自身与二维码之间的方位角，从而修正指示箭头的朝向。即使在使用过程中随意转动移动客户端方向，程序仍然能够调整指示箭头始终指向正确方位。

另一方面，为了提升用户体验结合移动客户端的重力感应功能，利用三维坐标变换将方向箭头转化为一个三维空间的指示箭头，具体为在建立的三维坐标系下，利用重力感应模块获取移动客户端的旋转角度θ，再利用计算机图形学的旋转变换技术调整三维箭头指向的变换：其中，三维图形几何变换矩阵 ${\stackrel{\‾}{T}}_{3D}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}& a_{14}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}& a_{24}\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}& a_{34}\\ a_{41}& a_{42}& a_{43}& a_{44}\end{array}\right],$ 三维图形变换前一点坐标 $\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right]$ 和经过变换后的坐标 $\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\\ z^{\′}\\ 1\end{array}\right]$ 之间存在如下关系：

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\\ z^{\′}\\ 1\end{array}\right]={\stackrel{\‾}{T}}_{3D}\·\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right];$

(1)当移动客户端在右手坐标系下绕x轴旋转θ的角度时，

${\stackrel{\‾}{T}}_{3D}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}& 0\\ 0& -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right];$

(2)当移动客户端在右手坐标系下绕y轴旋转θ的角度时，

${\stackrel{\‾}{T}}_{3D}=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\θ}& 0& -\sin \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ \sin \mathrm{\θ}& 0& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right];$

(3)当移动客户端在右手坐标系下绕z轴旋转θ的角度时，

${\stackrel{\‾}{T}}_{3D}=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}& 0& 0\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right];$

提示停车位信息的二维码选用具有信息容量大、错误纠正能力强、快速被解码等特点的QR码(Quick Response Code)。QR码呈正方形，由定位用图案、资料存储区域、组成单元三部分组成。为了让编制成的二维码实现正确的引导功能，一方面需要将停车场ID、车位号以及该车位对应的坐标等信息存储到二维码的资料存储区域。另一方面，停车场管理方在粘贴二维码时需要按照统一的方向进行粘贴，以便于用户确定自身与二维码之间的方位角，从而在引导路线时修正指示箭头的朝向。

网络服务器运行的程序采用JAVA语言编写，运行于Linux环境下。网络服务器程序主要有注册登陆、地图上传、二维码生成以及地图下载等四大模块，前三个模块为停车场管理方提供服务，地图下载模块为用户提供服务。其中，注册登陆模块采用JAVA的Servlet结合缓存技术进行编写；地图上传模块利用JAVA的FileUpload组件进行构建。由于停车场管理方上传的地图中需要包含地图和车位坐标两个信息，所以需要上传ArcGIS支持的shapefile格式地图文件，文件中包含2个图层，分别描述地图和标注车位，为了对上传文件进行甄别，此处利用了FileUpload的MAX_FILE_SIZE、ACCEPT_TYPES等属性对上传地图的大小、格式等进行限定；二维码生成模块的构建引入由谷歌开发的zxing JAR包，借助MultiFormatWriter类中的encode方法将停车场ID、车位号、对应的坐标等信息存储到生成的二维码图片中，供停车场管理方进行打印；地图下载模块为普通用户准备，当用户打开APP进行扫描后，如果检测到该移动客户端中尚未下载此停车场地图，则提示用户下载。

用户沿着指示方向行走一段距离后，可以再次扫描当前所处位置的二维码，根据最新的提示箭头寻找目标位置，直至用户最终到达目标位置附近。从而实现在不需要添置额外引导设备的情况下为用户提供三维路径引导。

本实用新型也可以用于地下矿井路口查找以及商场商铺查找，对于地下矿井，其环境错综复杂，采用本实用新型提供的三维路径引导系统，相对于二维引导系统，寻路环境更加直观。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1. 基于移动客户端和二维码的三维路径引导系统，其特征在于，包括：

网络服务器，根据应用场地的平面地图为每个指定位置生成唯一的二维码；

移动客户端，与网络服务器无线通信连接，用于下载应用场景的地图、识别二维码并根据二维码为用户寻路；

二维码，与指定位置一一对应设置，用于位置导向与定位；

所述移动客户端至少包括摄像头、显示器、二维码解析模块、寻路模块和重力感应装置，摄像头摄取周边实景图像通过显示器输出显示，二维码解析模块根据摄像头扫描的当前位置二维码和输入的预查找位置，利用寻路模块规划寻找路线，并结合重力感应装置，在实景图像中输出显示三维指示箭头。

2. 根据权利要求1所述的基于移动客户端和二维码的三维路径引导系统，其特征在于，所述移动客户端还设有语音导航模块。

3. 根据权利要求1所述的基于移动客户端和二维码的三维路径引导系统，其特征在于，所述移动客户端为手机或平板电脑。

4. 根据权利要求1所述的基于移动客户端和二维码的三维路径引导系统，其特征在于，所述二维码为QR码。