基于AR的室內實景導航系統研究與實現

陳峰 鄧佳欣 吳雨霜

成都理工大學信息科學與技術學院

引言：全球衛星定位與導航系統在我國的應用很廣泛，特別是在一些發展迅猛的大城市，高樓林立，道路曲折，衛星定位與導航系統已經成為了人們生活中至關重要的一部分。盡管它的應用已經很成熟，但是在室內導航和精準定位上還存在著不少的缺點。人類一天中有三分之二的時間在室內度過，因為室內復雜多變的構造，室內定位和導航服務發展進程緩慢，因此，拓展更穩定、精準的室內定位和導航服務能夠有效地提高居民的出行質量。

一、目前室內導航系統的現狀與研究

（一）目前室內導航系統的現狀。目前，室外導航系統在騰訊地圖、高德地圖等幾大地圖定位導航服務的運營商的鞏固之下，服務技術逐漸成熟。伴隨著社會和科技的發展，廣大用戶對于精準定位和導航的需求也在逐步增加，不論是國內還是國外，這一服務技術的提供者數不勝數。但室內定位和導航服務的軟件和系統研究還處在起步和研究階段，即使有企業研究出了類似的室內導航服務軟件，能夠被人廣泛使用和接受的也少之又少。室外導航系統雖然已經處于成熟階段，但是因為室內環境復雜，樓層路徑多變等一系列的原因，室外導航系統的服務業務無法向著室內導航系統橫向發展[1]。

（二）室內導航系統的研究。其實早在二十世紀九十年代，受到衛星定位的影響，國外就已經有公司研發出了首個室內導航系統，但因為種種原因沒有得到廣泛應用。二十一世紀初，國外幾個大型的互聯網公司也相繼研發出了各種可以展示室內平面建筑提供導航站點線路的軟件[2]。我國政府也投入了大量的人力、物力以及財力研究和實現室內外兩用的精準導航系統。室內導航系統發展迅速，國外的谷歌公司在2013年年底時所研究的室內導航系統已經覆蓋了大部分國家和主要地區，中國百度公司旗下的室內導航系統也已經在北京的大型商場開始應用。

二、AR基礎下導航系統的發展及研究

（一）在AR基礎下室外導航系統的發展。AR的意思即增強現實，就是在屏幕上把虛擬世界投射或者套在現實世界并進行互動。現如今，AR已經廣泛應用于多個領域。隨著科技的不斷進步，手機、電腦等移動設備從一開始只能進行文字交流到現在可以通過攝像頭和傳感器獲取生活中我們想看到的圖片和視頻信息。自從AR技術出世以來，研究AR技術的研究所和高校逐年增長。如谷歌公司所研創的眼鏡，能將客戶所需要的信息通過眼鏡鏡片上的顯示屏傳給客戶[3]。

（二）在AR基礎下室內導航系統的現狀及研究。大型室內建筑區域太大，室內環境復雜多變，例如大型商場或者地下商業街等，活動范圍太大，人在進入之后有時會迷路。室外導航系統基本無法做到準確定位，也無法給行人提供準確的路線。而國內外所研發的很多室內導航軟件，基本上只能提供瀏覽功能，在實景上還缺乏實時定位和導航能力，因此，無法解決室內出行這一難題[4]。手機等移動互聯網設備可以為室內導航系統提供良好的媒介和技術上的支持，致力于研究和開發室內導航系統的公司和機構可以通過手機端上的傳感數據及衛星信號的接收來進行室內定位及導航系統的研究。

三、基于AR的室內實景導航的實現

（一）無線定位。不同的建筑其室內環境及復雜程度就有所不同，遮擋信號的障礙物多了之后就無法準確地給行人提供位置服務。無線功能則能為信號服務提供技術支持，一個有效而完整的定位模板是室內系統是否準確、實用的關鍵因素之一。無線定位的原理就是通過用戶的手機等移動端接受無線信號，結合后臺的離線數據庫通過定位算法推算用戶位置。

（二）通過電子地圖實現。建立電子地圖是室內實景導航中最基礎的模塊，同時，它也是用戶在使用時同后臺交互最直接的方式之一。電子地圖可以實現放大、縮小、選取樓層位置等功能，還能提供室內導航外的其他功能，留下可交互和反饋的接口。電子地圖的可以通過直接的圖像向用戶展示所需信息，在操作電子地圖時，用戶可以先通過地圖對感興趣的商鋪進行預覽，也可直接從地圖的搜索框搜尋所需信息，室內樓層切換可以由用戶自行任意選擇，相對應的，電子地圖也會進行切換。地圖所形成的結構部分主要是為整個電子地圖的運作提供技支持。

（三）實景導航部分。這一部分主要是在定位和導航系統的基礎上加上AR技術和實景圖像及圖片。用戶在搜索出準確的出行路線之后，導航過程中用戶不斷移動位置，通過手機移動數據端接收數據，顯示路線中相對應的實景圖片，這些圖都是用戶在所站立或者移動的位置上能看到的景象。隨著用戶不斷向目的地前進，實景圖片也要隨之更新。在不斷更新的實景圖片中通過AR技術加入導航箭頭和估算直行及轉彎距離，讓用戶在不認識路的情況下也能順利到達，增強用戶體驗度。

結束語：在室內定位和導航系統上加入AR技術在給我們的生活帶來便利的同時還能增加用戶的體驗感。室內實景導航還有很大的進步和研發空間，隨著科技的進步，這一技術終會在不久后實現。