一種基于CAD和手機(jī)APP的室內(nèi)導(dǎo)航解決方案

閆庚堯，曲近熙，湯捷中，牟永琦，李家誠，白洪宇，姚鑫銳，張萬麟

（沈陽航空航天大學(xué)航空發(fā)動機(jī)學(xué)院，遼寧沈陽，110136）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的蓬勃發(fā)展，城鎮(zhèn)化率愈來愈高，新建房屋建筑愈來愈多使得區(qū)域劃分更加細(xì)化，造成了諸多尋找目的地的困難[1]。與此同時(shí)，由于城市美化發(fā)展及樓體設(shè)計(jì)新穎的需要，樓內(nèi)構(gòu)造也比較復(fù)雜，亦造成了諸多導(dǎo)航困難。當(dāng)前主流導(dǎo)航雖然已經(jīng)十分完善，但是在仍存在一些導(dǎo)航盲區(qū)，譬如新建樓區(qū)的小巷等常存在無法精準(zhǔn)定位等不足，商場超市等室內(nèi)場所也常有無法定位等現(xiàn)象[2-4]。本文研究提出一種基于手機(jī)APP的極限導(dǎo)航解決方案以對當(dāng)前主流導(dǎo)航構(gòu)成有機(jī)互補(bǔ)，能夠解決一些主流導(dǎo)航盲區(qū)的問題，提升導(dǎo)航受眾的體驗(yàn)感，對城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 基于手機(jī)APP的室內(nèi)極限導(dǎo)航解決方案

1.1 對室內(nèi)導(dǎo)航問題的提出

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，人們在室內(nèi)的時(shí)間越來越多，室內(nèi)空間的應(yīng)用價(jià)值也越來越高。然而，由于室內(nèi)遮擋與多路徑效應(yīng)的存在，主流導(dǎo)航服務(wù)難以提供準(zhǔn)確可靠的室內(nèi)定位信息,阻礙了導(dǎo)航服務(wù)向室內(nèi)范圍的拓展。研究準(zhǔn)確、穩(wěn)定、低成本的室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)，能夠拓展導(dǎo)航地圖服務(wù)的應(yīng)用范圍，也能夠提高居民的出行質(zhì)量，帶動城市旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展。與此同時(shí)，該技術(shù)能使得在多種復(fù)雜的建筑中快速、準(zhǔn)確地找到想要的位置，室內(nèi)定位與導(dǎo)航技術(shù)近年來越來越受到重視。

本文分別以某商超和教學(xué)樓為研究對象，提出了一種基于CAD的手機(jī)APP的室內(nèi)導(dǎo)航解決方案。

1.2 坐標(biāo)定位及劃分

1.2.1 構(gòu)建商超導(dǎo)航

隨著經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展，居民生活生平不斷提高，商場超市也展示出琳瑯滿目的商品，同時(shí)商超也兼具愈來愈多的功能，如休閑娛樂功能、飲食購物等等。也因如此，商場超市的分區(qū)也更加復(fù)雜，造成游客市民消費(fèi)時(shí)難以找到目標(biāo)。構(gòu)建一款商超室內(nèi)導(dǎo)航顯得尤為重要，如下是本文研究構(gòu)建步驟：

(1)查閱咨詢商場建筑構(gòu)造，同時(shí)結(jié)合實(shí)地觀察，對商場構(gòu)造以及各功能區(qū)進(jìn)行地圖標(biāo)的，得到商場大致布局，并草繪平面圖。

(2)接著進(jìn)一步完善地圖細(xì)節(jié)，然后進(jìn)行平面CAD建模。畫出圖1所示的商場構(gòu)造圖。

圖1 某一大型商超

1.2.2 構(gòu)建教學(xué)樓導(dǎo)航

眾所周知，在大學(xué)里，教學(xué)樓承擔(dān)著主要的學(xué)生上課及教師授課的功能而且由于校園美觀及地標(biāo)性要求，樓體設(shè)計(jì)一般比較多樣復(fù)雜。同時(shí)，由于校園主要是師生的工作學(xué)習(xí)場所，外界人士亦不常到達(dá)，當(dāng)前主流導(dǎo)航APP對校園教學(xué)樓等場所的導(dǎo)航功能并不全面。本文研究基于CAD繪仿教學(xué)樓分布構(gòu)建室內(nèi)極限導(dǎo)航服務(wù)，以補(bǔ)充主流APP的不足，更好地服務(wù)校園師生。以下是構(gòu)建步驟：

(1)先期通過實(shí)地觀察，對教學(xué)樓各層結(jié)構(gòu)以及各教室具體位置進(jìn)行實(shí)地考察得出教學(xué)樓各層教室布局及樓體結(jié)構(gòu)等。

(2)接著進(jìn)一步完善地圖細(xì)節(jié)，然后進(jìn)行平面CAD建模。分別畫出1-4層直觀結(jié)構(gòu)如下圖2所示。

圖2 某教學(xué)樓F1至F4的CAD地圖

1.3 手機(jī)APP的設(shè)計(jì)

考慮到當(dāng)前智能手機(jī)應(yīng)用的普及及其強(qiáng)大高效的交互功能，本文提出一種基于手機(jī)APP或微信小程序的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案。

將每個由CAD繪制的平面圖整合，匯總之后即可發(fā)布該App，屆時(shí)將在各系統(tǒng)同時(shí)開放下載通道，并且為了提高用戶體驗(yàn)和維持定位導(dǎo)航技術(shù)長足的發(fā)展和進(jìn)步,在本文第二部分提出一些對數(shù)據(jù)采集方式的改良，提高定位效率和提高精度和準(zhǔn)確度等方面的解決辦法。借此對App進(jìn)一步優(yōu)化，更加方便用戶的使用。

圖3 功能思路設(shè)計(jì)

1.4 應(yīng)用前景

本文研究不僅在大型商超和教學(xué)樓等場景有著可觀的應(yīng)用價(jià)值，在如下場景也有著一定的現(xiàn)實(shí)意義：

（1）該技術(shù)同樣可以應(yīng)用于山區(qū)導(dǎo)航。山區(qū)地面崎嶇，交通不便，本文的研究使得使用者可以提前下載地圖，確定方位，解決當(dāng)下在一些復(fù)雜路況地形的導(dǎo)航問題，形成一個有效補(bǔ)充。

（2）該研究在城市中心等基礎(chǔ)設(shè)施完備城市功能豐富的地區(qū)也有著較為顯著的價(jià)值。比如，中央商務(wù)區(qū)（CBD）是一個城市的中心，擁有經(jīng)濟(jì)，文化，服務(wù)等多項(xiàng)功能。正是由于這些功能的存在，致使該區(qū)域有了更為復(fù)雜的建筑環(huán)境，因此極限導(dǎo)航技術(shù)在此得到了有效應(yīng)用。可以將初到此區(qū)域的用戶，快速準(zhǔn)確的指引到目標(biāo)位置，有效節(jié)省時(shí)間提高效率。

（3）該技術(shù)也可用于消防領(lǐng)域，消防作業(yè)的地點(diǎn)較為危險(xiǎn)，搶險(xiǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，局部地區(qū)救援難度較大。此研究能夠極大程度提高具體位置的精度和準(zhǔn)確度，助力抓住寶貴的救援時(shí)機(jī)。

2 室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的管理運(yùn)營

2.1 室內(nèi)導(dǎo)航App的運(yùn)行及維護(hù)

用戶下載軟件程序后，實(shí)名注冊即可進(jìn)入使用，并且與用戶綁定后可通過用戶每次的行程軌跡，重點(diǎn)在平面圖上標(biāo)記出用戶常去的地點(diǎn)，并通過總結(jié)分析可以向用戶推薦類似地點(diǎn)，工作人員及時(shí)上傳公共場所的實(shí)時(shí)變化，然后由軟件后臺管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)的合并和更新，以維護(hù)應(yīng)用軟件程序正常運(yùn)行。同時(shí)軟件的領(lǐng)團(tuán)科技為此App有合作的各行業(yè)、企業(yè)和組織量身定制一個單獨(dú)的企業(yè)組織。這些這些單獨(dú)的組織易于開發(fā)，且不僅有著行業(yè)獨(dú)特的盈利模式，還可以通過應(yīng)用平臺共享盈利模式。系統(tǒng)內(nèi)所有用戶組織可以通過位置、群組、社群來共享用戶，所有用戶也都可以享受各組織里任何用戶共享的特色功能。同時(shí)結(jié)合其他應(yīng)用程序的優(yōu)點(diǎn)特色形成互通互聯(lián)的新一代移動互聯(lián)網(wǎng)，力求解決了App冷啟動難，推廣難的問題。

圖4 商場圖景

2.2 室內(nèi)導(dǎo)航App對用戶反饋的處理

為使用者的反饋提供專屬平臺，后臺管理人員通過用戶的實(shí)時(shí)共享對App中平面圖出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行更改與數(shù)據(jù)同步。擇優(yōu)采納用戶的反饋，對平臺數(shù)據(jù)進(jìn)行更改，以增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)感和滿意度。

3 結(jié)論

隨著城市化進(jìn)程，經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，人們處于室內(nèi)的時(shí)間愈來愈多，在室內(nèi)空間等地的時(shí)間利用以及效率提高將有著較大的現(xiàn)實(shí)意義。本文提出了一種基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪制極限地區(qū)及室內(nèi)地圖的交互導(dǎo)航技術(shù)，并以手機(jī)APP或微信小程序?yàn)檩d體，完成對用戶的服務(wù)提供及功能實(shí)現(xiàn)。本技術(shù)研究有利于提升游客的購物旅游體驗(yàn)，一定程度上利于城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在消防救援、山區(qū)導(dǎo)航等領(lǐng)域也有著一定的價(jià)值。