基于AR技術的導航服務系統研究與設計

寇文珍

（蘭州石化職業技術學院 甘肅 蘭州 730060）

1 引言

隨著我國社會發展，城市規模的擴大化，各種集群式建筑的興起導致人們在實際導航中會遇到諸多問題，特別是在室內大型建筑中，傳統的導航軟件受制于環境因素和技術因素，導致起不到顯著效果[1]，在這樣的背景下，探索AR技術的導航系統能夠發揮出其價值，通過虛擬與現實交互技術，能夠讓用戶更快地定位環境，找到目標群體。

2 AR導航服務系統分析

2.1 需求分析

該系統主要針對于手機客戶端，解決目前市面導航軟件對于實景處于空白階段，有效地完善導航系統街景功能，減少其中信息誤差[2]。

導航模塊：AR導航將手機攝像頭與地圖結合，將現實實景傳輸到移動端，用戶可以根據手機出現的虛擬模型進行導航，有效地解決因為路線不熟悉，道路復雜不易甄別道路的問題，特別是在大型建筑物內，類似于火車站、大型商場等內部路線多樣、復雜場景，用戶對于目標地點不能有效地進行路線識別[3]，用戶可以根據AR虛擬實景、語音導航、線頭指引很快地識別自身定位，從而迅速找到方向，抵達目的地。如圖1所示。

圖1 室內AR導航與普通導航對比

周邊搜索：AR導航系統的周邊搜索功能能夠有效地對目的地環境進行實景傳輸，用戶能夠迅速了解環境，有效地調整路線，避免出現衛星信號弱、定位不精準的問題，實現導航高效化。

2.2 擬解決問題

AR導航系統地圖信息獲取大部分來源其他地圖導航軟件，這樣會導致出現不同程度的導航誤差，數據更新不及時，在導航過程中可能會受制于智能設備因素，導致信息延時[4]。

AR導航系統操作界面復雜程度，智能設備經濟成本等問題。

2.3 擬解決方案

AR導航系統與百度地圖、高德地圖、騰訊地圖等知名導航軟件系統實現實時連接，有效地解決技術壁壘，實現數據信息的完整程度[5]。

AR導航系統在操作界面上相比傳統導航更為簡潔，用戶在AR導航系統中看到的畫面與真實世界重合，在通過箭頭引導，用戶操作起來更加便捷，提高用戶的體驗程度。在智能設備經濟環節，AR導航系統搭載在移動手機端，通過手機自帶技術就能實現AR導航功能，屬于軟件范疇，沒有較大的智能設備成本。

3 AR導航系統技術優勢

3.1 虛實結合

傳統導航是扁平化、抽象的，用戶在其中感受不到現實的場景，導致在復雜環境出現導航失誤的現象，AR導航系統顯示內容，將二維空間轉化為三維空間，立體化的地圖讓用戶身臨其境，更好地進行導航體驗，提高用戶的行動甄別能力，AR導航系統實現了虛擬結合，把原本在現實世界的一定空間范圍內很難體驗到的信息呈現在屏幕上，起到對信息的強化與補充作用[6]。例如在室內大型商場AR導覽系統中，用戶通過檢索目標地址，在導航過程中，通過AR虛擬情景能夠更快與周邊環境匹配，從而更為快速地達到目的，有效地解決傳統導航中樓層問題、定位不精準問題。

3.2 實時交互

實時交互性是AR導航系統最具特色的特點，能夠大幅度提高AR導航系統附加價值和用戶體驗度，實時交互特點能夠將用戶與環境融合，讓用戶獲取外界環境信息更加快捷，同時也能滿足用戶的其他需求，目的地導航是需求性，但是在導航過程中可能延伸出其他需求，從而提高用戶的體驗程度，也能創造附加價值[7]。例如，在景區AR導航中，用戶在導航過程中能夠通過實時交互發現其路途過程中出現的景點特征，并進行簡單的圖像識別，方便用戶挖掘途中感興趣景點。AR導航系統利用內存景點信息，根據用戶的實際走向和視角進行景點講解，給用戶營造一種沉浸式游覽，這屬于AR導航系統附加價值。

4 AR導航系統設計

導航系統設計：依據AR導航系統的設計目標和需求分析，本導航設計具體模塊由定位模塊、電子地圖模塊、AR實景導航模塊組成。

4.1定位模塊

技術選擇：在AR導航系統定位選擇上，著重分析了射頻識別、藍牙、紅外線、Wi-Fi、ZigBee、超聲波等技術，從抗干擾性、穿透性、通信、傳輸、經濟成本這幾個方面考慮，本文主要采用藍牙、Wi-Fi這兩種定位技術進行應用分析。在室外導航大部分借用GPS定位系統，在室內導航，藍牙定位與Wi-Fi定位操作方便，適用性強，不需要在額外鋪設大量智能設備，具有極強的性價比。藍牙定位是利用室內不同建筑之間的藍牙信息源，將室內環境劃分為蜂窩形狀，對比接受信號強度來實現精準定位。缺點是抗干擾能力差、不能適用于較大建筑室內控制。Wi-Fi定位技術能夠有效地彌補藍牙定位缺陷，能夠在復雜的環境上進行定位，起點位原理就是通過手機端系統與室內不同節點信號強弱形成局域網，從而實現定位目的[8-9]。

數據庫信息定位：AR導航的關鍵因素是數據，完善的數據庫是AR導航系統導航的基礎，因此在AR導航系統數據庫中具有完善的電子地圖和位置信息。因此在定位模塊中，可以利用數據庫中的信息傳遞實現定位校準，例如用戶在大型商場使用AR導航服務，在定位中，后臺數據庫可以根據用戶呈現的場景進行大數據分析，找到其節點，其中節點精確到一個店面、一塊瓷磚，使定位更加準確[10]。

4.2 電子地圖模塊

電子地圖是AR導航系統的核心組成，是定位服務、導航服務的載體，在電子地圖構建中，將路徑中的道路信息、店鋪信息、標記點收集，形成電子地圖展示。在電子地圖操作階段，用戶可以在電子地圖上進行360度全景預覽，并且獲取到目的地的基本信息。在室外環境，可以進行橋上、橋下切換，在室內環境中可以進行樓層切換，步梯、電梯選擇。

4.3 AR實景導航

實景導航是AR導航系統的最終目標，將道路、室內實景圖片融入到導航模式中能夠提高用戶的體驗程度和代入感，室外道路實景導航可以運用街景電子地圖，通過不同節點的數據傳輸實現，在室內AR實景導航中，利用室內電子地圖不同的節點，來形成路徑算法，通過節點的改變來實現距離和方向箭頭指引。針對高樓層室內導航，也需要根據樓層切換來重新對應電子地圖的階段和路徑選擇[11]。

5 AR導航系統實踐應用

AR導航系統的實踐應用不僅能用于用戶日常生活，也具有其他延伸價值，在博物館、旅游景點、建筑設計上都具有應用價值，例如在博物館參觀中，首先通過博物館內各個展區中的藍牙設備和Wi-Fi設備來實現AR室內導航系統的初步定位功能，輔助博物館地面瓷磚、墻面信息節點數據實現精準定位，在AR導航系統數據庫中，導入模塊化的展品數據。使得導航后臺能夠根據用戶實際走向和視角輸出展品解說，從而實現初步導游解說功能。讓用戶能夠更加清晰、深度地游覽博物館。用戶也能通過AR導航系統的電子地圖和虛實結合功能，自行設計參觀路線，使用戶更為快速地了解整個博物館的規劃。

6 結語

隨著城市道路建筑和社會發展，目前的導航服務不能及時滿足用戶的高質量需求，特別是針對室內導航，AR導航系統能夠有效地解決此困境，幫助用更為快速地獲取目的地信息，從而實現高效導航。