基于特征標志識別的室內定位方法設計與實現

(成都理工大學 四川 成都 610059)

基于特征標志識別的室內定位方法設計與實現

楊盼

(成都理工大學四川成都610059)

伴隨經濟高速發展，大型購物商場越來越多地出現在人們的生活中。而商場導覽、導航、導購及停車場尋車等許多基于位置服務(LBS)卻無法由室外定位手段中最常見的GPS在室內環境中提供。本文研究基于特征標志識別的室內定位方法，在Android移動平臺上，用Java編程語言實現配合特征標志能夠進行精確定位的方法。

Android；室內定位方法；二維碼識別

隨著信息技術的不斷發展，出現了GPS(Global Positioning System)定位和導航系統。在室外的環境中，GPS定位導航系統可以進行很精確的定位和導航，但是在室內環境中，由于GPS衛星信號無法穿透建筑的墻壁，因此在室內的環境中無法使用GPS定位導航系統。另一方面，在室內環境中進行定位，除了要計算平面坐標之外，還需要考慮定位點的高度，在室內的環境中，如果高度定位相差幾米，就可能隔了一個樓層。因此相比與室外導航，在室內導航中，定位的精度要求更高，這也限制了GPS定位導航系統在室內環境中的應用。

一、基于特征標志識別的室內定位技術

室內定位技術的出現主要是為了解決由于GPS室外定位技術中所使用的衛星信號不能穿透建筑物而導致不可用的問題，必須要采用全新的定位技術來進行室內定位。

基于特征標志識別的室內定位技術是指通過解析獲取到特征標志的信息從而確定位置的一種定位技術。其具體流程為：首先在室內場景中布設足夠密度的特征標志，并將每一個特征標志的位置信息記錄到系統文件中，然后在室內環境中利用終端獲取鄰近位置的特征標志，通過解析獲取到的特征標志并結合系統數據，確定該特征標志在室內環境中的具體位置，從而完成定位。

二、室內定位技術的設計與實現

(一)特征標志的設計

系統定位功能的實現是以特征標志的識別為基礎的，特征標志的選取關系著特征標志識別的準確度、速度，進而影響到系統定位功能體驗的好壞。本文所選擇的特征標志為二維碼。

圖1 二維碼示例

由于系統是通過解析二維碼來進行定位的，所以在設計二維碼時，二維碼所包含的信息必須要能定位到具體的點位。根據建筑物的實際情況，想要在電子地圖中定位到一個具體的點位，必須要有這個點位的樓層號和坐標。所以本系統設計的二維碼信息為樓層和點號，具體的坐標是利用點號和系統存儲的二維碼坐標文件來確定的。

(二)數據采集

特征標志點位坐標的采集是利用地圖底圖來進行的。點位坐標系以像素為長度單位，坐標原點為圖片的左上頂角，向下為Y軸的正方向，向右為X軸的正方向。

圖2 二維碼點坐標

在進行二維碼數據采集的時候，先將所有需要放置二維碼的地點記錄下來，并找到其電子地圖上所對應的點。再將所有電子地圖上的二維碼點位進行編號，編號是從0開始的，然后根據編號的大小依次采集所有點位的坐標，并將采集到的點位坐標信息存放在ewm_zb這個文件中。

(三)數據儲存

數據存儲采用的是文檔型的存儲方式(圖2所示)，內容是儲存樓層中二維碼點位的坐標，每一行為一個點位的坐標。編號從0開始，此處將編號隱藏了，可通過坐標的個數來計算編號。

(四)基于特征標志識別的定位功能的設計與實現

定位功能是通過基于識別特征標志所含的信息并匹配系統數據來獲取用戶當前的位置信息，并在地圖上進行標定的功能。

本系統中的定位功能由用戶調用，其具體實現需要依賴電子地圖和二維碼解析模塊。本功能解析二維碼時使用的是一個條形碼識別庫ZXing。ZXing是一個開源的Java類庫，用于多種碼制的條碼的編碼和解析。ZXing不僅支持條碼格式多種多樣，而且還支持各種語言的實現，包括：Java、C++和C#等。

圖3 系統定位結果

圖4 系統定位流程圖

定位功能的使用需要提前在使用的區域內布設若干的二維碼標志，并將這些二維碼標志的編號和坐標信息記錄在系統的二維碼坐標文件中(步驟二與三)。當用戶使用定位按鈕向系統發出定位請求后，系統接收請求并調用二維碼解析模塊，二維碼解析模塊調用系統照相機獲取當前的二維碼圖像后使用相關函數解析出此二維碼所包含的文本信息，并將二維碼中的文本信息返回給系統，系統通過遍歷二維碼坐標文件獲取到此二維碼編號對應的位置坐標，并通過電子地圖功能在地圖上將這個點描繪出來，這就完成了定位。如圖3所示，圖中紅點所示的位置就是通過定位功能得到的當前位置。

定位的具體流程如圖4所示。

三、結束語

基于特征標志識別的定位技術只需要解析獲取到的二維碼并通過讀取本地二維碼坐標文件便可以完成定位。定位信息獲取快速，計算量小，定位速度快、精度高。而且該定位技術從二維碼的獲取到解析再到二維碼坐標數據的匹配都是在移動終端中進行的，不受通訊信號的限制，在地下停車場等這種通訊信號相對較弱的區域也可以很快的完成高精度的定位，是一種十分適合在室內進行定位的技術。

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[3]黨李成.基于Google Android智能手機平臺的研究與應用[D].安徽大學,2010.

楊盼(1993-)，男，漢族，湖南岳陽市人，測繪工程碩士，成都理工大學，研究方向工程測量。